DS01 - Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Evaluation expérimentale et modélisation numérique de la variabilité spatiale du mouvement sismique pour l’analyse du risque sismique d’installations industrielles et infrastructures – EXAMIN

Résumé de soumission

L’intégrité des installations critiques et des réseaux lors d’un séisme est vitale pour le développement durable des sociétés et de l’environnement. La variation spatiale du mouvement du sol lors d’un tremblement de terre, aussi bien à l’échelle locale qu’à l’échelle régionale, n’est généralement pas prise en compte dans l’évaluation des risques et des pertes associées. Cependant, il est aujourd’hui reconnu que la variabilité du mouvement sismique a un impact fort sur les structures étendues ou multi-supportées tels que les ponts, les galeries souterraines, les pipe-lines et plus généralement sur les réseaux d’infrastructures ou sur les usines industrielles comprenant plusieurs bâtiments adjacents. Des études récentes sur plusieurs séismes passés ont aussi montré des distributions de dommages hétérogènes sur de courtes distances (10 à 100 mètres ; séismes de Loma Prieta 1989, Northridge 1994) ou sur des structures de génie civil similaires (ex : Christchurch 2010). Ce projet souhaite développer une approche multidisciplinaire basée sur l’interprétation de données géophysiques et expérimentales et le développement de modèles stochastiques et de simulations numériques qui s’intégreront dans une chaine d’évaluation du risque. Ce projet inclus le développement de méthodes basées sur l’enregistrement des micro vibrations ambiantes pour imager localement l’hétérogénéité des sols via une longueur de corrélation et un coefficient de variation de la vitesse des ondes de cisaillement ; se substituant aux approches géotechniques classiques (mais néanmoins couteuses). La variabilité spatiale locale est alors représentée par un champ aléatoire caractérisé par une longueur de corrélation et un coefficient de variation. Par la suite, nous réaliserons, grâce à ces paramètres, des simulations de propagation d’onde incluant la variabilité spatiale locale et régionale des sols et la topographie via des méthodes telle que la méthode des éléments finis spectraux basée sur des équations physiques aux dérivées partielles. La variabilité spatiale du mouvement sismique sera alors évaluée à différentes échelles, de la plus locale (dizaine de mètres) à la plus régionale (plusieurs kilomètres). Ces simulations seront couplées avec des analyses d’interactions sol-structure pour des structures étendues afin de quantifier l’impact de la variabilité du mouvement sismique sur la réponse de ces structures. Les modèles développés permettront ainsi d’évaluer la fiabilité des infrastructures à différentes échelles et seront implémentés dans une chaine intégrée d’analyse de risque. La véracité physique et la faisabilité de notre approche sera démontrée sur un cas d’étude applicatif. Le site pilote pour la démonstration de l’évaluation du risque sera le bassin de Grenoble qui a été intensivement étudié par les chercheurs d’ISTerre au cours de projets passés. L’aboutissement de ce projet permettra d’évaluer de manière plus précise la vulnérabilité et la résilience d’installations industrielles exposées à une agression sismique spatialement (très) variable. Les développements et les études conduites dans le cadre de ce projet seront basées sur des logiciels libres et ouverts (open-source) développés et distribués par les partenaires du projet.

Coordination du projet

Irmela ZENTNER (ELECTRICITE DE FRANCE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

EDF ELECTRICITE DE FRANCE
BRGM Bureau de Recherches Géologiques et Minières
ISTerre Institut des Sciences de la Terre

Aide de l'ANR 476 547 euros
Début et durée du projet scientifique : novembre 2017 - 48 Mois

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