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Classification du sol en utilisant la technique H/V
par Rania Bedair, D. ès Ing.

Aujourd’hui, les estimations statistiques de la probabilité d’un tremblement de terre important et l’identification des zones au plus haut risque sont disponibles. Cependant, le manque d’information sur les conditions locales des sous-sols et la vulnérabilité des bâtiments limitent l’utilité de ces estimations. En effet, l’identification des sites d’amplification sismique et les bâtiments à haut risque de dommages sous les tremblements sismiques est cruciale.

Structures endommagées par le tremblement de 1999 dans la région de Izmit en Turquie (image: U.S. Geological Survey)

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Les effets de la géologie et les propriétés du sol sur l’intensité des mouvements du sol durant un tremblement de terre sont très importants. Ceux-ci peuvent mener à une amplification importante de fréquences spécifiques à certains sites et, conséquemment, des hauts niveaux de dommages durant un tremblement de terre. Les mouvements du sol sont augmentés dans des sols mous, épais et mouillés. Dans certains cas, la surface du sol peut décanter ou glisser. Une des propriétés sismiques les plus importantes est la fréquence de résonance du sous-sol (la fréquence à laquelle l’oscillation d’amplitude maximale a lieu).

 

Contrairement aux méthodes sismiques actives (ex. réfraction, réflexion ou ondes de surface) qui utilisent des sources artificielles comme des charges explosives ou des coups simulés de marteau pour déclencher une réponse sismique du sous-sol, la méthode H/V est passive et utilise des mesures en trois composantes pour mesurer le bruit ambiant sismique (microtrémeurs introduits par le vent, les vagues océaniques, l’activité humaine, etc.) pour déterminer et évaluer la fréquence de résonance sismique fondamentale du site.

Avec des capteurs de vibration extrêmement sensibles, l’application de la technique H/V est considéré un moyen moins coûteux, très fiable et effectif à l’estimation de la fréquence de résonance (f), qui dépend sur la vitesse de l’onde de cisaillement (vs) et l’épaisseur de la couche résonante (h), où n est le nombre de modes.

Dans le cas des modes plus hauts, par exemple, la pointe avec la fréquence le plus bas sur la courbe de H/V est le mode fondamental (généralement la limite du substrat rocheux) et les autres pics correspondent aux autres limites géologiques qui causent aussi l’amplification des vibrations sismiques.

Limites géologiques trouvées aux pics de la courbe H/V
(image: U.S. Geological Survey)

L’approche H/V a été utilisé pour des études de micro-zonage pour prédire la réponse sismique des sites et pour estimer l’épaisseur non consolidé du sédiment, faire le plan de la surface du substrat rocheux et l’emplacement inter-faute. Cette méthode est plus efficace dans le cas de sites à sol mou où il y a un contraste large d’impédance avec le substrat rocheux sous-jacent. Selon le « Site Effects Assessment Using Ambient Excitations (SESAME) » par le projet de recherche européen, la méthode est notamment recommandée pour les régions aux risques sismiques faibles à modérés où les archives de données sismiques sont limitées.

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