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Risques naturels et aléas sismiques

OBJECTIF : mieux prédire la réponse des sols et des bâtiments dans des milieux complexes (bassins sédimentaires, reliefs, mouvements de terrain) soumis à des vibrations naturelles (séismes) ou anthropiques (ex: train).

Thèmes de recherche :

  • étude de la propagation des ondes sismiques dans des milieux complexes (bassins sédimentaires, reliefs, et mouvements de terrains) incluant la non linéarité ;
  • modélisation de structures de bâtiments complexes soumises à des séismes avec prise en compte des interactions entre les bâtiments et leur environnement ;
  • prédiction des déplacements sismo-induits dans les versants avec prise en compte des interactions mouvements de terrain - ondes sismiques ;
  • étude de l’impact des vibrations anthropiques (train, métro) sur les mouvements du sol (approche expértimentale et modélisation numérique).

Mots clés : effets de site, non linéarité des sols, aléa sismique régional, mouvements de terrain, structures périodiques

 

PROJETS

E-CITY: Near-fault observation and simulation of earthquake ground motion in an urban Environment

Schematic illustration of WP2. (Top) Current studies use ambient seismic noise to obtain velocity changes at the crustal scale (several km depth) at very low frequencies (< 1 Hz). (Bottom left) Use of earthquake data to compute co-seismic velocity changes at frequencies of engineering interest (1-10 Hz) near the top crust (tenths of meters). (Bottom middle) In-situ shear modulus reduction showing material degradation. (Bottom right) Identification of resonance frequency sensitive to shallow nonlinear response. The corresponding Tasks proposed in WP2 are shown above each figure.

Porteur  : Fabian Bonilla

Financement : ANR

Partenaires : BRGM, ENS, UGA, CNRS

 

This project aims to go beyond the current seismic risk assessment framework, incorporating recent research progresses made in earthquake data observation and numerical modelling in the near fault environment. The key scientific questions are (1) how the spatial variability and the particularity of the near-fault seismic ground motion impact the soil and the structure; (2) how these seismic excitations damage and change the medium properties; and (3) how the building clusters contribute to the spatial variability of the near-fault ground motion in urban environment. In particular, we will bring both numerical and observational approaches to study the 2016 Kumamoto in Japan and the 2019 Ridgecrest in California earthquakes. These events have a large number of records in the vicinity of the epicentral area, whose analysis will address questions 1 and 2 and bring an international collaboration with colleagues from Japan, USA, and Ecuador. Question 3 will be conveyed by demonstrating the impact of a building environment on the seismic risk assessment targeting the city of Quito (Ecuador), which is located on a piggyback basin created on the hanging wall of an active reverse fault. The civil engineering structure and site characteristics are known thanks to semi-dense temporary networks deployed in the open/urban transition area (ANR REMAKE, 2016-2019). Our project will respond to the needs of low-probability-highconsequences (LPHC) seismic risk in urban areas subjected to nearby earthquakes faults.

Impact des vibrations anthropiques générées par le passage de trains sur le milieu environnant en contexte urbain (Rome, Italie)

Modélisation numérique (logiciel Cesar-LCPC) de l’impact des vibrations induites par le passage d’un train dans un tunnel souterrain sur les mouvements du sol en surface (R. Perazza). (figure du haut) mouvements horizontaux représentés par bandes d’octaves. (figure du bas) : géométrie du modèle.

Porteurs : Céline Bourdeau, Luca Lenti et Roberto Perazza

 

Ce projet vise à étudier les effets, en surface de zones urbaines, des vibrations générées par le passage de trains dans des tunnels souterrains. Ces effets sont évalués, au moyen de simulations numériques 2D en éléments / différences finis, en considérant les hétérogénéités géologiques des bassins sédimentaires dans lesquels se propagent les ondes et la variabilité des sources vibratoires. L’objectif de ce projet est notamment de quantifier la contribution des ondes de surface au mouvement total à la surface des modèles. Ce projet, réalisé en collaboration avec le Cerema et l’Université de la Sapienza (Rome, Italie) a été initié il y a 1 an, dans le cadre d’un stage de master d’une année (Roberto Perazza, encadrement : L. Lenti, C. Bourdeau et S. Martino). Il va se poursuivre en 2021, année durant laquelle nous souhaitons mener des études paramétriques visant à définir l'impact de certaines configurations sur les mouvements : position des galeries le long du profil géologique de la vallée, profondeur des galeries par rapport à la surface du sol, impact de la stratification géologique de la vallée, impact de différents types de trains, impact de la présence de bâtiments en surface des modèles.