Quelques exemples de l’effet de site

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Mexico City, 1985

Le 19 Septembre 1985, le séisme de Michoacan (Ms) necausa que des dégâts modérés près de son épicentre, mais provoqua desérieuses avaries à Mexico City, à 350 km de là. Ce constat donnait àpenser que l’effet de site au niveau de Mexico City avait joué un rôleimportant dans l’amplification des effets du séisme. Nous ne nousintéresserons pas ici à une étude détaillée du sol de Mexico City, maisnous indiquerons simplement quelques effets remarquables de la géologielocale, manifestement responsables des dégâts observés.

Le sol de Mexico City peut être divisé en trois sous-parties :

1. Foothill Zone (FZ) : sol granulaire, basalte, située au sud-ouest de la ville. [/*:m:qgj7kpkz]
   
2. Lake Zone (LZ) : d’épais dépôts de sols mous, constitués de limons,argile, cendres provenant des volcans alentour. [/*:m:qgj7kpkz]
   
3. Transition Zone (TZ) : située entre les deux précédentes, où les deux type se sols précédents se chevauchent. [/*:m:qgj7kpkz]

Le séisme de Michoacan étant situé assez loin de MexicoCity, il n’a provoqué que de faibles accélérations au niveau de la FZ(0,03 g à 0,04 g). Dans la TZ, les accélérations ont été sensiblementidentiques. Mais dans la LZ , elles ont été jusqu’à 5 fois supérieures.De plus, le contenu fréquentiel des accélérations montre lui aussi unedifférence entre les sites de la LZ et ceux de la FZ : pour une périoded’excitation de 2 s, les accélérations étaient 10 supérieures dans laFZ. Or un rapide calcul, étant donné les caractéristiques géologiqueset géométriques de ce site, nous permet de voir que sa période proprevalait : T_s = 4H/v_s = 4*37.5/75 = 2s

D’où l’effet de résonance observé pour la LZ, comme lemontre l’enregistrement suivant (UNAM = Universidad Nacional Autonomade Mexico, dans la FZ, SCT = Secretary of Communication andTransportation, dans la LZ).

A ce premier phénomène, on peut en ajouter un autre,propre aux bâtiments, responsable des nombreux dégâts matérielssurvenus à Mexico City ce jour-là, et qui illustre bien le principe derésonance. En effet, les observateurs ont noté que lors du séisme, lesimmeubles de moins de 5 étages, ou les nouveaux immeubles modernes, deplus de 20 étages, avaient été assez peu touchés. Au contraire, laplupart des bâtiments de 5 à 20 étages s’étaient effondrés, ou étaientpresque détruits. Il apparaît alors, en considérant que la périodecaractéristique d’un immeuble de N étages est :

que le plupart des immeubles considérés avaient unepériode propre égale ou très proche à celle du site, d’où une doublerésonance désastreuse.

Pour des photographies du site de Mexico City après le séisme de 1985, rendez-vous ici :

Baie de San Francisco (Loma Prieta), 1989

Le 19 Octobre 1989, un tremblement de terre demagnitude Ms=7,1 s’est produit au Mont Loma Prieta, à 100 km qu sud deSan Francisco. Son intensité a été, là encore, plus forte à SanFrancisco qu’à l’épicentre. De plus le fait que ce séisme ait provoquédes dégâts importants dans certaines régions de la ville, et pas dansd’autres, laissait supposer que l’effet de site avait eu un rôleimportant.

Dans la baie de San Francisco, le sol estessentiellement composé d’alluvions, et ceux-ci ont dans certains casété surconsolidés, et dans d’autres cas pas. Il en résulte que cettebaie peut être divisée en trois régions, l’une de boue de San Francisco(argile limoneuse normalement consolidée), une autre d’alluvions, et ladernière de roche.

De manière générale, on remarque que l’atténuation desondes sismiques se produit beaucoup plus rapidement dans la zonerocheuse. Deux instruments situés dans la baie, sur deux îles trèsproches mais de nature géologique différentes : Yerba Buena Island etTreasure Island. La première est naturelle, et est en fait unaffleurement de la roche. La seconde a été créée par l’homme, et reposesur un banc de sable. Entre ce banc de sable et l’île, on trouve unequinzaine de mètres de boue de San Francisco. De fait, lors du séisme,les deux instruments, bien que spatialement très proches, ontenregistré des accélérations très différentes : par exemple 0,06 g pourYerba Buena contre 0,16 g pour Treasure, dans la direction Est-Ouest.Ici encore, c’est la présence d’une couche plus " molle " (la boue deSan Francisco) qui a provoqué l’amplification du mouvement au niveau deTreasure Island.

C’est le même effet qui a provoqué la destruction duCypress Viaduct : une partie de cet ouvrage reposait sur un sol mou, laboue de San Francisco, tandis que l’autre partie, qui elle a résisté,ne l’était pas. D’où l’intérêt de comprendre et de maîtriser cesphénomènes, quand bien même ils deviendraient complexes etparticuliers, comme dans le cas de l’effet de site, qui requiert uneétude au cas par cas.

[nesrine]