Thèse soutenue

Développement d'une nouvelle approche pour définir les mouvements sismiques de référence applicables aux bases de données existantes
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Auteur / Autrice : Hussein Shible
Direction : Philippe GuéguenFabrice Hollender
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement
Date : Soutenance le 13/09/2021
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Cécile Cornou
Examinateurs / Examinatrices : Fransesca Pacor
Rapporteurs / Rapporteuses : Adrian Rodriguez Marek, Hiroshi Kawase

Résumé

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La réalisation d'études de l’aléa sismiques site-spécifiques nécessite, d'une part, d'évaluer l'amplification locale due aux effets de site (méthodes numériques ou empiriques), et d'autre part, de disposer de mouvements "incidents" ou "de référence". Le mouvement de référence doit représenter les propriétés du substratum rocheux du site étudié, les caractéristiques des sources sismiques régionales et les paramètres d'atténuation crustale. Aujourd'hui, de tels mouvements ne sont toujours pas disponibles ou adaptés aux sites dont le substratum géologique est rigide (roche dure) à la surface. L'état actuel de la pratique pour surmonter ce problème est d'appliquer des corrections basées sur la physique pour tenir compte des différences spécifiques au site. Cependant, des études récentes ont montré que ces corrections sont à l'origine d'incertitudes importantes qui peuvent surestimer l'aléa sismique. De plus, des progrès significatifs ont été réalisés au cours des dernières années. Plusieurs méthodologies ont été proposées pour récupérer ces mouvements sismiques de référence, dont l'une est l'approche par déconvolution. L'approche de déconvolution repose sur la suppression des effets de site des enregistrements de surface pour obtenir le mouvement du substratum rocheux sous-jacent. Cette dernière approche a été validée sur la base de données Japonaise KiK-net bénéficiant d'un très haut niveau de caractérisation, ce qui permet d'obtenir des réponses théoriques du site. Malgré les progrès réalisés, la " transposition " de cette approche au contexte stable français et européen pose une question scientifique centrale : comment pallier le manque de caractérisation des stations accélérométriques européennes et l'absence d'enregistrements de fond des forages ? Dans ce travail de thèse, nous proposons les techniques d'inversion généralisées comme élément clé pour fournir des réponses empiriques aux sites. Les inversions généralisées réduisent les hypothèses sur les effets de site, présentes dans les estimations théoriques, et elles réduisent la nécessité de caractériser tous les sites à quelques sites seulement. Premièrement, une évaluation fiable des effets de site à partir d'inversions généralisées nécessite une condition de site de référence appropriée. Ici, nous proposons d'utiliser des estimations théoriques pour obtenir la réponse absolue du site d'une ou plusieurs stations, à imposer dans les inversions, en profitant des caractérisations de site existantes dans la base des données. De plus, nous considérons également une source d'incertitude dans les caractérisations des stations, qui est les hétérogénéités verticales à petite échelle dans la proche surface, et nous montrons qu'elle pourrait avoir un impact sur les estimations théoriques aux hautes fréquences. Deuxièmement, l'utilisation d'inversions généralisées nécessite l'exploration des incertitudes liées aux différentes possibilités d'application sur différentes configurations de jeux de données. Après avoir assuré une méthodologie robuste et fiable pour estimer les effets de site, nous complétons la validation de la déconvolution sur le réseau japonais KiK-net. Au final, nous dérivons une équation de prédiction des mouvements de référence du sol avec une méthodologie transposable au contexte français et européen. Le travail réalisé dans ce manuscrit servira de base à un futur travail qui sera mené sur les bases de données européennes.