Mouvements sismiques forts dans les régions montagneuses et mouvements de terrain induits

Après un séisme en zone de montagne, on observe fréquemment dans les zones proches de l'épicentre une grande variabilité dans la répartition spatiale des dommages, englobant à la fois les dommages structurels et les mouvements de terrain co-sismiques. Parmi d'autres facteurs, cette variabilité spatiale peut être en partie attribuée à l'amplification du mouvement sismique provoquée par la topographie. Bien que l'effet de la topographie ait été documenté depuis longtemps, il reste mal compris et est rarement considéré dans les normes de construction parasismique. Ma thèse est dédiée à la prédiction de l'amplification topographique du mouvement du sol à courte distance du séisme, et à l'étude de son impact sur les schémas de distribution spatiale des mouvements de terrain co-sismiques.Pour atteindre cet objectif, mon travail repose en premier lieu sur l'analyse par réseau neuronal de données synthétiques obtenues précédemment à partir de simulations 3D en différences finies de la propagation des ondes sismiques. Cette analyse vise à dériver un estimateur physique des effets de site topographique dans les zones proches de la source sismique. Ce proxy, que j’appelle i-FSC (illuminated Frequency Scaled Curvature), dépend de la longueur d'onde S, de la courbure de la surface topographique et d'un nouveau paramètre appelé « angle d'éclairage sismique normalisé », qui permet de quantifier l'exposition des pentes au champ d'onde sismique incident. Cet outil simple ne nécessite pas de ressources informatiques élevées ; il utilise seulement une carte numérique d'élévation de la surface et la position de la source sismique pour prédire les facteurs d'amplification en tout point de la surface topographique. Le proxy i-FSC permet d'explorer les variabilités dans l'amplification topographique des sites, causée par des sources sismiques proches. Cette avancée dans la prédiction de l'amplification topographique est particulièrement significative, car les zones les plus proches de la faille sont généralement les plus touchées pendant les séismes.Dans un second lieu, le proxy i-FSC est utilisé pour étudier la corrélation potentielle entre l'amplification topographique du mouvement sismique et la distribution spatiale des mouvements de terrain induits par des séismes tels que le séisme de Gorkha de 2015 (MW 7.8), le séisme de Kumamoto de 2016 (MW 7.1) et le séisme de Kaikōura de 2016 (MW 7.8). Les résultats montrent que les mouvements de terrain ont tendance à se localiser dans les zones amplifiées. Différents facteurs influençant le déclenchement des mouvements de terrain co-sismiques à différentes fréquences ont été identifiés. Aux basses fréquences, les mouvements de terrain ont tendance à se concentrer sur les pentes orientées en sens opposé à la source sismique (ayant des angles d'éclairage sismique plus élevés). À petite échelle spatiale, les localisations des mouvements de terrain correspondent aux zones d'amplification topographique à hautes fréquences, qui sont contrôlées par la courbure topographique. De plus, les mouvements de terrain ont tendance à se concentrer aux interfaces entre les pentes éclairées et non éclairées, ce qui peut indiquer des zones où la déformation de la pente est plus importante. Les résultats mettent également en évidence l'importance fondamentale de prendre en compte l'effet de l'amplification topographique, simplement dérivé par le proxy i-FSC, en conjonction avec d'autres facteurs classiques tels que la raideur des pentes, pour une meilleure compréhension des mécanismes complexes qui régissent la distribution spatiale des mouvements de terrain co-sismiques aux échelles locales et régionales.Les résultats de cette étude revêtent une grande importance, car ils pourraient orienter des recherches futures visant à élaborer des stratégies plus efficaces d'évaluation et de réduction des risques dans les régions montagneuses.