Etude des sols liquéfiables dans des conditions réelles ; site et modèles prédictifs – Belle-Plaine

La protection des populations et des biens contre les sollicitations sismiques nécessite une bonne connaissance des effets directs et induits par les tremblements de terre. Parmi les effets induits, la liquéfaction des sols est un phénomène spectaculaire qui peut provoquer des dommages importants aux bâtiments et aux infrastructures exposés au séisme. Il est alors important d'évaluer le risque de liquéfaction des sols et pour les risques avérés, de déterminer la réponse des structures dans des conditions de post-liquéfaction et si possible, de proposer des méthodes de mitigation. Pour cela, il faut d'abord être capable de bien appréhender le comportement des sols naturels et disposer d'outils de modélisation prédictive validés à partir des observations in situ.
Il faut noter que les cas critiques sont souvent liés au fait qu'on se trouve dans des sédiments “ intermédiaires ” (limons argileux…), précisément dans les domaines où les méthodes actuelles manquent de précision.
Cette proposition a donc pour objectifs principaux de :
• Compléter l'instrumentation et approfondir la caractérisation d'un site pilote aux Antilles (site de Belle-Plaine, commune de Gosier, Guadeloupe), présentant un risque significatif de liquéfaction en cas de séisme, pour améliorer les connaissances relatives au phénomène de liquéfaction.
• Valider des techniques de modélisation, afin d'obtenir des outils prédictifs permettant d'étudier le comportement post-liquéfaction des sols.
Pour ce faire, les travaux envisagés comporteront 3 phases :
I) Caractérisation du site pilote et mise en place d'une instrumentation spécifique.
II) Analyse théorique de la liquéfaction à partir des données expérimentales.
III) Confrontation des mesures et des prévisions.

A la différence des autres sites instrumentés pour étudier le phénomène de la liquéfaction dans le monde, le projet proposé ici est innovant du fait qu'il propose d'accompagner cette instrumentation par une recherche scientifique et technologique visant à mieux analyser ce phénomène et à valider des outils de simulation prédictifs. Pour la première fois en France, une recherche intégrant l'expérimentation en laboratoire et in situ, ainsi que la modélisation, sera réalisée dans ce domaine.

Le projet permettra d'acquérir une meilleure compréhension du phénomène de liquéfaction et plus généralement, des comportements réels observés sur site sous séismes et fournira de ce fait, une aide importante à l'élaboration, à la vérification et à la validation des méthodes d'évaluation du risque de liquéfaction, de certaines méthodes de calculs et des outils de simulation. En permettant d'améliorer la caractérisation des sols naturels liquéfiables, les techniques de reconnaissance, ainsi que les essais et mesures proposés ici, aideront à faire progresser les méthodes d'évaluation actuelles des paramètres à injecter dans les modèles prédictifs.

Par ailleurs, à l'issue de ce projet, une base de données géoréférencées intégrant l'ensemble des informations « géotechniques » collectées sur le site (mesures, essais, simulations), et complémentaire de celle du RAP (données accélérométriques) sera disponible pour la communauté scientifique, qui disposera également d'un site instrumenté permanent pouvant servir de laboratoire pour tester différentes techniques de mesures in situ, etc.

Les méthodes de prévention contre le risque de liquéfaction sont nombreuses, mais aboutissent généralement à des coûts extrêmement élevés, surtout pour les bâtiments et les ouvrages existants, les zones concernées pouvant atteindre plusieurs kilomètres carrés. Il est par ailleurs souvent difficile en pratique, d'évaluer l'étendue de ces zones liquéfiables avec précision. Enfin, les méthodes de remédiation utilisées sont des opérations délicates dont le succès n'est pas toujours garanti. En identifiant et en validant les modèles capables d'évaluer avec un certain degré de confiance, la réponse des sols avant, pendant et après liquéfaction, les recherches promues dans cette proposition peuvent permettre à court terme, d'éviter la mise en place de mesures générales et coûteuses de traitement des sols liquéfiables, l'effort fourni par les acteurs du marché visé (bureaux d'études, bureaux de contrôles, communauté scientifique) pouvant être ainsi concentré sur quelques cas particuliers jugés de forte vulnérabilité.