Les missions qui lui ont été confiées tant sur le plan de la recherche que des études visent à définir l’aléa et le risque sismique sur des territoires variés allant de territoires communaux à des installations nucléaires ou des projets linéaires d’infrastructures de transport ou ponctuellement pour des bâtiments et des ouvrages d’art.
Cette structure de recherche appliquée est appelée à mettre en oeuvre dans des études de risque, les développements scientifiques à la pointe de la recherche en sismologie.
La définition de l’aléa sismique local, qui se traduit par le microzonage, a été l’objectif essentiel poursuivi depuis la mise en place de l’équipe de recherche.
Deux axes de recherche principaux :
- Le premier axe concerne la définition du mouvement sismique et des phénomènes induits par les séismes dans le sol.
- L’application directe de ces recherches permet de fournir aux maîtres d’oeuvre les actions sismiques pour le dimensionnement ou la mise en conformité des installations dans le respect de la réglementation et aux aménageurs et urbanistes, des éléments pour la prise en compte de l’aléa dans les règlements d’urbanisme.
- D’autre part, une étroite collaboration avec les équipes de l’IFSTTAR (Grenoble et Paris) est développée sur le thème de la vulnérabilité des bâtiments. Ce volet permet de réaliser le lien entre aléa et vulnérabilité et s’est traduit ces dernières années par un effort de globalisation pour élaborer des scénarii de crise en développant des méthodes de cartographies des différents éléments composant le risque sismique. Cette démarche vise à concevoir le risque sismique dans son ensemble, depuis l’événement lui-même jusqu’à ses effets probables sur un territoire donné.
Un atout de taille : la capacité d’enregistrement et de traitement sismique
L’équipe a été dotée depuis sa fondation d’un réseau d’enregistrement sismologique qui a évolué pour suivre les progrès techniques importants dans ce domaine. L’enregistrement sismologique est devenu une des spécificités reconnues de l’ERA lui permettant de mettre en oeuvre nombre d’expériences en France comme à l’étranger, basées sur l’enregistrement de séismes et de bruit de fond sismique.
Diverses méthodes sont mises en oeuvre pour répondre aux objectifs de recherche
Les principales méthodes développées par l’ERA, concernant la définition de l’aléa sismique local étaient liées au départ du moins à cette capacité d’enregistrement. Les effets de site sont en effet reconnus aujourd’hui comme responsables de l’accroissement des dommages en cas de séisme.
- Méthode « site sur référence séisme » Historiquement la première méthode développée par l’ERA. Une station fait fonction de référence et les autres reposant sur les sites étudiés. Cette méthode a été mise au point et est sans cesse améliorée dans le but d’établir des microzonages. Les résultats obtenus par cette méthode expérimentale servent de base de comparaison aux modélisations du signal sismique.
- Méthode « H/V bruit de fond » Cette méthode, décrite au Japon d’abord, a été testée pour la première fois en France par l’ERA en 1991 et a fait l’objet d’une thèse. Son intérêt est aujourd’hui reconnu au niveau mondial pour les études de définition de l’aléa sismique. L’enjeu est important car la méthode se révèle très économique et efficace. Cette méthode est appelée à être utilisée de manière quasi-systématique dans les études de cartographie de l’aléa sismique, nécessaires à l’élaboration des PPR notamment et des études de site. L’ERA est très fortement impliquée dans la validation de cette méthode, la recherche des limites d’interprétation et des conditions d’utilisation notamment dans le cadre du projet européen SESAME.
- Méthode « bruit de fond en réseau » ou antenne. Cette méthode en développement permet de caractériser les propriétés mécaniques du sous-sol de façon non invasive. L’ERA participe à son développement et l’applique dans les études de microzonage ou d’analyse de site.
- Méthodes de simulation numériques Basées sur des codes de calculs non linéaire ou linéaire équivalent, les simulations de mouvements du sol permettent de comprendre les différents phénomènes observés.
- Méthode des fonctions de Green empiriques Cette technique est basée sur l’enregistrement de petits événements sismiques pour en déduire les caractéristiques des événements plus importants.
- Etude d’enregistrements réels pour « non linéarité » Etudes de la propagation des valeurs caractéristiques spectrales et temporelles des séismes. Il s’agit sur la base d’enregistrements de données réelles et de simulation de mieux connaître les effets de la non-linéarité de comportement des sols ainsi que leur loi de propagation.
- Méthode d’inversion temporelle des fonctions de transfert Approche de la structure des bassins, combinée à d’autres approches comme le bruit de fond en réseau. Cette technique permet de mieux contraindre le milieu en sub-surface.
- Calcul de localisation et de mécanismes au foyer Pour améliorer à partir d’enregistrement de la sismicité la connaissance des champs de contrainte actuels dans une région.
- Observations post-sismiques Etudes des phénomènes induits non linéaires : liquéfaction et glissement de terrain. Liens entre effets de site et répartition des dommages ; observation de la gestion de la crise et des outils mis en œuvre.
- Méthode de cartographie numérique du risque La réalisation de scénarii de crise sismique entraîne la mise au point de méthodes d’intégration des différentes composantes du risque dans des systèmes d’information géographiques liés à des programmes de simulation numériques.
Références
- SESAME : lutter contre les effets de site (Pour la communauté européenne, 5ème Programme Cadre de Recherche et Développement)
- Projet FORESIGHT (Frequent Observation-driven Realistic Evaluation and Simulation of Interacting Geophysical Hazard Triggers. (Pour l’union européenne))
Responsable : Etienne Bertrand, Agence de Sophia Antipolis