*Chapitre 2

Mesure des mouvements sismiquesChap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

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Origine des sismes

Le sismographe, rseaux sismologiques, rseaux acclromtriques, banque de donnes.

Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

*Structure interne de la terreChap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui4000c5000c

Morphologie de la terre, la structure interne du globe d1 manire simple est repartie en plusieurs enveloppes successive les principaux sont:*

*Drive des continents depuis la fin de lre primaire jusqu aujourdhuiThorie de la tectonique des plaques terrestre

Theorie propose au debut des anne 60 ,suppose que tous les continent etaient relies a lorigine et ont commencer a se deplace il ya 200 millions danne avec une moyenne de 1 a 15 cm par annee*

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiThorie de Tectonique des PlaquesThorie de Tectonique des Plaques

carte des Differentes plaque sismique dans le monde*

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* lorigine des sisme

Sismes tectoniques

Les sismes tectoniques sont de loin les plus frquents et dvastateurs. Une grande partie des sismes tectoniques a lieu aux limites des plaques, o se produit un glissement entre deux milieux rocheux. Ce glissement, localis sur une ou plusieurs failles, est bloqu durant les priodes inter-sismiques (entre les sismes), et l'nergie s'accumule par la dformation lastique des roches4. Cette nergie et le glissement sont brusquement relchs lors des sismes.

*Les sismes d'origine artificielle

Les sismes d'origine artificielle ou sismes de faible moyenne magnitude sont dus certaines activits humaines telles que barrages, pompages profonds, extraction minire, explosions souterraines ou nuclaires, ou mme bombardements. Ils sont frquents et bien documents depuis les annes 1960-1970. Par exemple, rien que pour la France et uniquement pour les annes 1971-1976, plusieurs sismes ont t clairement attribus des remplissages de lacs-rservoirs, l'exploitation de gisements ptrolifres ou aux mines :

*Sismes d'origine volcanique

Les sismes d'origine volcanique rsultent de l'accumulation de magma dans la chambre magmatique d'un volcan. Les sismographes enregistrent alors une multitude de microsismes (trmor) dus des ruptures dans les roches comprimes ou au dgazage du magma. La remonte progressive des hypocentres (lie la remonte du magma) est un indice prouvant que le volcan est en phase de rveil.

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiType de faille

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiFaille NormaleNormal Fault (dip slip)

Une plaque se dplace latralement par rapport a lautre

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*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiFaille inverse Reverse Fault (dip slip)

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiFaille coulissanteStrike Slip Fault

The San Andreas Fault *Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiPlaque du pacifiquePlaque nord-americaineFaille de San Andreas

Prs de Los Angeles: on a 1 rapprochement des deux plaques l'une de l'autre, Cest la cause principale de la formation des chanes de montagnes, du volcanisme et des sismes. Lorsque deux plaques convergent, la quantit de matire qui disparat sous le manteau est gale celle forme au niveau des dorsales. *

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiFaille mixteOblique Slip Fault (dip and strike slip)

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiCaractrisation dune source sismique

Ondulation de la faille en surface*

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiCaractrisation dune source sismique

Types dondes sismiques*Ondes de volumes: Ondes P ou primairesChap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

Elles sont quivalente dans le solide des ondes sonores dans lai,r ces ondes arrivent les premiers*

Ondes p *

ondes P sont des vibrations qui agissent en compression: les particules se dplacent dans le sens de propagation de londe, un peu comme dans un ressort. Ces ondes de compression se propagent dans les solides, les liquides et les gaz.*

Les ondes P *k est le module d'incompressibilit : Plus il est lev, plus il est difficile de diminuer le volume du matriau sous l'effet de la pression. Il s'exprime en Pa

est le module de cisaillement qui rend compte de la rsistance du matriau changer de forme. Il se mesure en Pa . est la masse volumique exprime en Kg. m-3.

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Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiOndes de volumes: Ondes S ou SecondairesMvt transversale: gnrent des cisaillement

Sv et sh

Leur vitesse et inferieures a vp, arrivent en second, ne propagent pas dans les liquides et notament dans le noyau,vp=1,7vs*

Les ondes s *Les ondes S sont des ondes de cisaillement: les particules se dplacent perpendiculairement au sens de propagation de londe, un peu comme une oscillation sur une corde. Ces ondes de cisaillement se propagent dans les solides mais pas dans les milieux liquides ou gazeux.

Les ondes S sont des ondes de cisaillement: les particules se dplacent perpendiculairement au sens de propagation de londe, un peu comme une oscillation sur une corde. Ces ondes de cisaillement se propagent dans les solides mais pas dans les milieux liquides ou gazeux.*

Les ondes S *

Quelques valeurs des vitesses VP et VS(en km s-1)

MatriauAirEauHydrocarbureGraniteGrsCalcaire

VP vs0.33 /1.4 - 1.5 /1.3 - 1.4 /5.5 - 6.0 2.8 - 3.3 1.4 - 4.3 0.7 - 2.8 5.9 - 6.1 2.8 - 3.0

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La vitesse des ondes sismiques varie avec la composition

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* Autres effetsTemprature : la vitesse dcrot quand T crot.Pression : la vitesse crot quand P crot.Fusion partielle : la vitesse dcrot

quand les roches sont partiellement fondues.

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Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiOndes de surface: Ondes LoveMvt transversale

Propagent seulement dans les solides non homogne, cause pb de nombreux dgts par cisaillement des fondations*

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiOndes de surface: Ondes RayleighMvt rotationalPropagent au voisinage de la surface dans des milieux homogne et non homogne, on peut lenregistrer sur les 3 direction du sismographe

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiPropagation of Waves Through the Earth Les rgles de propagation dondes

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*Les rgles de propagation dondes sont similaires celle de la lumire, elles sont rflchies et transmises aux diffrentes interface caractriser par des variation de vitesse sismique et de densit.Elles obissent a la loi de rflexion et a la loi de snell-Descartes pour la transmission.La loi de rflexion : une onde arrive sur interface se rflchit avec un angle de rflexion identique langle incidente. la loi de snell-Descartes: onde arrivant sur linterface avec un angle incidente i et se transmet avec angle de transmission t .Sur chaque interface les ondes se rflchit et se transmettent et peuvent subir des conversions (onde p transforme en sv, sv converties en p).

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*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

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La repartions des sismes dans le monde

* Effet de siteUn effet de site est dfini comme une amplification (ou plus rarement une attnuation) des secousses, cause par les caractristiques local du site : topographie, gologie, etc.

*Dans la plupart des calculs sismiques de btiments, on suppose en simplifiant que le mouvement du sol est une translation d'ensemble, ce mouvement transmettant l'action sismique la structure.

S'il est impratif de calculer les structures pour qu'elles rsistent l'action sismique, il est au-moins aussi important de vrifier cette hypothse de comportement du sol, notamment :

Le mouvement du sol peut ne pas tre 'homogne' sous un grand btiment et gnrer des dplacements relatifs entre les diffrents points d'assise des fondations (non abord dans cet article. Voir article sur les fondations)Le sol peut perdre ventuellement ses caractristiques mcaniques sous l'action sismique, du fait des phnomnes apparaissant sur certains sites :

liqufaction des solstassement des solsdislocationglissement de terrain

*Liqufaction des solsOn appelle liqufaction d'un sol un processus conduisant la perte totale de rsistance au cisaillement du sol par augmentation de la pression interstitielle. Elle est accompagne de dformations dont l'amplitude peut tre limite ou quasi illimite.

*Types de sismometres

*IL EXISTE 03 TYPES DE CAPTEURS: SISMOMTRES (DPLACEMENTS), VLOCIMTRES (VITESSES),ACCLROMTRES (ACCLRATIONS).

ON UTILISE PLUS COMMUNMENT LES ACCLROGRAMMES, PARTIR DESQUELS ON PEUT RETROUVER LA VITESSE ET LE DPLACEMENT PAR CALCUL INTGRAL.

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiExemple denregistrement en continu dune activit sismique par un sismographe analogique Exemple de sismogramme numrique avec piquage du temps darrive des ondes P et S

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiLe mouvement de la Terre au cours des sismes se mesure par rapport un objet quelconque qui demeure indpendant du mouvement du sol. Dans un sismographe, cet objet consiste en une masse suspendue sur des ressorts l'intrieur d'une bote. Le tout est appel un sismomtre. Au cours d'un tremblement de terre, la masse demeure immobile pendant que la bote autour d'elle se dplace suivant le mouvement du sol.

*Rplique du sismographe de Zhang HengEN 132 APRS J.-C., LINVENTEUR CHINOIS CHANG HENG MIT AU POINT UN APPAREIL DE MESURE : UNE JARRE EN PORCELAINE DE DEUX MTRES DE DIAMTRE COMPORTANT HUIT OUVERTURES EN FORME DE TTES DE DRAGONS. CES DERNIERS SONT ORIENTS SUIVANT LES POINTS CARDINAUX ET TIENNENT DES BILLES DANS LEURS GUEULES. LINTRIEUR

UN MCANISME (SANS DOUTE UN PENDULE), EN OSCILLANT LORS DUNE SECOUSSE SISMIQUE, OUVRAIT LA GUEULE DUN DRAGON, LIBRANT AINSI LA BILLE QUI TOMBAIT DANS LA BOUCHE DUNE GRENOUILLE. CE SYSTME INDIQUAIT LE SENS

DE LA SECOUSSE DONC LA DIRECTION DE LPICENTRE

Il est possible de determiner la direction dans la quelle avait en lieu le tremblement de terre mais non pas sa distance ou son intensit.*

*une acclration maximale du sol (ou pic) de 4,6 m/s2 (0,46g) est repre t =6s

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiRseaux sismologiques: Un ensemble de sismographes qui permettent de mesurer le dplacementEn Algrie grs par le CRAAGRseaux acclromtriques:Un ensemble dacclrographes qui permettent de mesurer lacclrationEn Algrie grs par le CGSBanque de donnes

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiLa rpartition des sismographe dans lAlgerie

*Exemple du barrage keddara

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiWilaya de Boumerdes(barrage de keddara)

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiLe Rseau peut tre class comme tant dense si les stations sont trs proches

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendaguiwww.iris.edu

*Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. ZendaguiTravail effectuer cette semaineExplorer le site www.iris.eduDduire de ce site les sismes recenss du 01 Juillet 2013 au 31 Octobre 20013 en AlgrieRechercher sur Internet dautres banques de donnes

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Les ondes sismiques artificielles

Pour la recherche dventuelles nappes souterraines de ptrole, sur Terre ou en pleine mer, on utilise la sismique.La sismique est une technique de mesure indirecte qui consiste enregistrer en surfacedes chos issus de la propagation dans le sous-sol dune onde sismique provoque. Ceschos sont gnrs par les htrognits du sous-sol. Le passage par exemple dunecouche dargile une couche de sable dans une colonne sdimentaire saccompagnedune rflexion visible sur les enregistrements.

Un camion vibreur met une salve donde laide dun marteau de masse 2500 kg venantfrapper priodiquement le sol avec une frquence f = 14,0 Hz (figure ci-dessous). Lescapteurs sont rgulirement rpartis autour du camion tous les 100 m. Le temps darrive delcho permet de situer la position de la premire htrognit et lamplitude de lchoapporte des informations sur certains paramtres physiques des milieux en contact.Figure 2

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Pour reprer ces couches, les sismologues utilisent les ondes sismiques, et une loi: Ds que la vitesse d'une onde sismique change brutalement et de faon importante, c'est qu'il y a changement de milieu, donc de couche. Cette mthode a permis, par exemple, de dterminer l'tat de la matire des profondeurs que l'homme ne peut atteindre (manteau profond, noyau).Le mme procd pour connaitre les diffrente couches de la globe terrestre

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Les relations entre magnitude et intensit sont complexes. L'intensit dpend du lieu d'observation des effets. Elle dcrot gnralement lorsqu'on s'loigne de l'picentre en raison de l'attnuation introduite par le milieu gologique travers par les ondes sismiques, mais d'ventuels effets de site (cho, amplification locale par exemple) peuvent perturber cette loi moyenne de dcroissance.Remarque importante

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* Log10 E=11,8+1,5 Ms L energie dgage par un sisme peut tre relie la magnitude des

ondes de surface par la relation suivante:

Morphologie de la terre, la structure interne du globe d1 manire simple est repartie en plusieurs enveloppes successive les principaux sont:*Theorie propose au debut des anne 60 ,suppose que tous les continent etaient relies a lorigine et ont commencer a se deplace il ya 200 millions danne avec une moyenne de 1 a 15 cm par annee* carte des Differentes plaque sismique dans le monde*Une plaque se dplace latralement par rapport a lautre

*Prs de Los Angeles: on a 1 rapprochement des deux plaques l'une de l'autre, Cest la cause principale de la formation des chanes de montagnes, du volcanisme et des sismes. Lorsque deux plaques convergent, la quantit de matire qui disparat sous le manteau est gale celle forme au niveau des dorsales. *Ondulation de la faille en surface*Elles sont quivalente dans le solide des ondes sonores dans lai,r ces ondes arrivent les premiers*ondes P sont des vibrations qui agissent en compression: les particules se dplacent dans le sens de propagation de londe, un peu comme dans un ressort. Ces ondes de compression se propagent dans les solides, les liquides et les gaz.*Leur vitesse et inferieures a vp, arrivent en second, ne propagent pas dans les liquides et notament dans le noyau,vp=1,7vs*Les ondes S sont des ondes de cisaillement: les particules se dplacent perpendiculairement au sens de propagation de londe, un peu comme une oscillation sur une corde. Ces ondes de cisaillement se propagent dans les solides mais pas dans les milieux liquides ou gazeux.*Propagent seulement dans les solides non homogne, cause pb de nombreux dgts par cisaillement des fondations*Il est possible de determiner la direction dans la quelle avait en lieu le tremblement de terre mais non pas sa distance ou son intensit.*

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