Utilisation du bruit sismique pour évaluer la stabilité des pentes : modélisation et comparaison à des données expérimentales

Le bruit sismique est de plus en plus utilisé afin d’évaluer la réponse dynamique des pentes et de mettre en évidence la présence éventuelle d’instabilités gravitaires. Les versants montagneux rocheux constituent des milieux complexes caractérisés par des topographies marquées, par de fortes hétérogénéités latérales et verticales associées à des contrastes d’impédance sismique et par des discontinuités (failles, fractures). Toutes ces structures génèrent des phénomènes de résonance qui peuvent être identifiés à partir de propriétés du bruit de fond sismique. L’application de techniques avec une station d’enregistrement ou un réseau de stations permettent en effet d’obtenir rapidement de l’information sur les propriétés mécaniques (structure en Vs) des versants et les contrastes d’impédance sismique présents, qui contrôlent la localisation des instabilités gravitaires et des effets de site.

Dans le passé, les vibrations ambiantes ont été régulièrement mesurées sur des versants afin d’identifier des phénomènes de résonance liés à des instabilités gravitaires. En particulier, sur des falaises, la présence et le découplage d’écailles rocheuses potentiellement instables ont été étudiés via la fréquence de résonance de ces objets. Sur des pentes non verticales (versants), les processus d’amplification à des fréquences déterminées peuvent être générés par des effets topographiques, des contrastes impédance sismique ou de la fracturation (effets d’anisotropie ou de résonance d’objets géologiques).

Ce projet vise à étudier les propriétés du bruit de fond sismique mesuré sur un versant et d’en extraire les paramètres pertinents (fréquence de résonance, polarisation, amplitudes spectrales) capables de montrer la présence de structures favorables à des mouvements de terrain. Il sera basé d’abord sur la modélisation numérique (éléments finis) des structures générant des phénomènes de résonance, afin déterminer les méthodes de traitement du bruit de fond les mieux adaptées. Ces résultats numériques seront comparés à des mesures de bruit de fond prises sur des mouvements de terrains de différents types autour de Grenoble afin d’établir des critères d’identification des structures investiguées.