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Thèse Année : 2002

Traitement d'antenne et imagerie sismique dans l'agglomération grenobloise (Alpes françaises) : implications pour les effets de site

Résumé

Settled in a deep sediment-filled valley, the city of Grenoble faces significant site effects : large amplifications are observed over a broad band range of frequencies and ground motion duration is significantly increased even for moderate size events. This work is part of a larger project for site effects assessment in alpine valleys and is focused on evaluating the origin and nature of wavetrains travelling across the valley and on determining the geometry and mechanical characteristics of the shallow subsurface. A 1 km aperture dense array of 29 seismometers was installed within the*city and operated during spring 1999. This array recorded local, regional and teleseismic events as weil as seismic noise. We used a method based on MUSIC array technique to evaluate backazimuth, velocity, energy and polarisation of wavetrains propagating across the array. Some coherence criteria between recorded signals lead us to investigate around 40% of the seismogram energy. In the basin, only 20% of this energy is carried by direct waves and 80% by reverberated waves within the valley. Reverberated waves are dominated by surface waves, composed of around 60% of Rayleigh waves and 40% of Love waves and excited whenever the frequency of the incident waves exceeds the fundamental frequency of the basin. The spatial origin of diffracted waves is very stable for all seismic events considered. At low frequency the wavefield associated with the seismic noise and earthquakes show a certain similarity, thus emphasiying the importance of the basin structure on the wave propagation. Finally, seismic prospecting performed in the Grésivaudan valley with a Vibroseis source allow to detail the geometry of the underlying bedrock and to estimate the P- and S- wave velocities and average attenuation values within the sedimentary fil!.
L'agglomération grenobloise est située sur un bassin sédimentaire profond et encaissé. Comme les autres vallées alpines, elle est sujette, en cas de séisme, à d'importants effets de site: les mouvements sismiques sont fortement amplifiés sur presque toute la gamme de fréquences intéressant le génie parasismique et leur durée est très allongée. S'intégrant dans un projet multidisciplinaire, ce travail se propose : d'analyser l'origine, la nature et les caractéristiques des ondes sismiques piégées dans le bassin, et de contribuer à une meilleure connaissance quantitative des caractéristiques mécanique et géométrique du remplissage alluvial. A cette fin, un réseau dense de 29 sismomètres répartis sur 1 km2 a été déployé en ville au printemps 1999. Des séismes locaux, régionaux et lointains furent enregistrés, ainsi que le bruit de fond sismique. Ces signaux ont été analysés grâce au traitement d'antenne MUSIC permettant d'identifier l'azimut, la vitesse, l'énergie et la polarisation des ondes traversant le réseau. Les critères de cohérence entre signaux retenus ont permis d'analyser environ 40% de l'énergie des séismes. Il en ressort que, dans le bassin, les ondes directes véhiculent seulement 20% de l'énergie cohérente et les 80% restant sont dus à des réverbérations locales entre les bords de la vallée. Ces réverbérations (dont l'origine spatiale ne dépend pas du séisme considéré) prennent la forme d'ondes de surface composées environ de 60% d'ondes de Rayleigh et de 40% d'ondes de Love, excitées pour des fréquences supérieures à la fréquence fondamentale du bassin. A basse fréquence, les champs d'ondes associés au bruit sismique et aux séismes présentent une certaine similarité soulignant l'importance de la structure sur la propagation des ondes. Enfin, des prospections sismiques réalisées dans la vallée du Grésivaudan à l'aide d'un camion vibrateur ont permis de préciser la géométrie du substratum et d 'estimer les vitesses et atténuations moyennes des ondes P et S.
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Dates et versions

tel-00610535 , version 1 (22-07-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00610535 , version 1

Citer

Cécile Cornou. Traitement d'antenne et imagerie sismique dans l'agglomération grenobloise (Alpes françaises) : implications pour les effets de site. Géophysique [physics.geo-ph]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00610535⟩
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