Academic literature on the topic 'Risques et aléas sismiques'

Résumé Le domaine du risk management se limite traditionnellement aux risques purs, par opposition aux risques spéculatifs qui proviennent des aléas du marché. L’objectif de cet article est de mettre en évidence la perte d’efficience qui peut résulter d’une gestion cloisonnée et indépendante de ces deux catégories de risques. Nous proposons un modèle global, inspiré de l’approche portefeuille, au sein duquel différents types d’actions influençant le niveau de risque de la firme sont envisagées simultanément : allocation des ressources entre plusieurs activités, choix d’une structure financière, achat d’assurance. Ce modèle permet d’étudier les arbitrages entre les différentes modalité de réduction du risque. Des conclusions précises sont énoncées, elles concernent principalement la détermination du budget assurances et son allocation.

Durant la dernière décennie, l’industrie nucléaire a fourni un effort considérable de recherche et développement visant à améliorer la connaissance de l’aléa sismique et celle de la robustesse des installations. Cet effort de recherche, accentué depuis l’accident de Fukushima, est mené en toute transparence et en étroite collaboration avec le monde académique, et place l’industrie nucléaire à la pointe dans la prise en compte des risques sismiques.

La notion de risque occupe une place fondamentale dans les créations artistiques soucieuses des manifestations politiques qui les bordent, les transforment et qu'elles engendrent. Il s'agit en ce sens de comprendre le risque à travers les rapports qui viennent lier esthétique et politique, en faisant du même coup appel à la philosophie, à la sociologie, aux communications et à l'histoire. Dans cette perspective, le risque sera d'abord abordé sous ses dimensions intersubjectives : risque d'affronter le chaos, risque de destruction sans bornes, voire même d'autodestruction, mais aussi risque d'égocentrisme et d'incompréhension. Par la suite, une attention soutenue sera accordée au risque inhérent au hasard, à l'imprévisibilité constitutive des effets politiques de l'oeuvre : risques de récupération, d'instrumentalisation propagandiste ou pédagogique, etc. Ainsi, nous tenterons de voir, à travers cet essai, en quoi le risque vient périlleusement lier art et communication, et donc comment une compréhension des risques encourus en art comme en politique peut contribuer aux diverses démarches d'émancipation.

Les instabilités rocheuses peuvent devenir des aléas majeurs. Plus encore que les températures extrêmes qui peuvent être atteintes, les variations cycliques de température augmentent les risques d’instabilité notamment sur les faces rocheuses soumises à des variations quotidiennes importantes d’ensoleillement. Le rôle des alternances gel/dégel a fait l’objet de nombreuses études ; en revanche, les aspects liés à la fatigue thermique et les phénomènes thermomécaniques se produisant au voisinage de la surface d’un massif rocheux (interface air–roche) sous l’effet des variations cycliques de température dues aux conditions climatiques naturelles le sont beaucoup moins. Le travail présenté ici synthétise cinq années de travail sur le sujet, menées en partie dans l’axe aléa du projet C2ROP.

Les éleveurs de bovins sont confrontés à une évolution continue du contexte socio-économique et à des conditions climatiques et économiques aléatoires. Nous cherchons à déterminer à travers une analyse statistique si des exploitations disposant de plus grandes sources de flexibilité sont moins sensibles à ces aléas et si leurs revenus moyens s’en ressentent. A partir des données technico-économiques d’un panel de 55 exploitations du bassin Charolais sur la période 1987-2007, nous avons dégagé trois profils de production sur la base de critères relatifs à l’engraissement des mâles et au chargement. Des cycles de production plus longs confèrent une plus grande diversité d’animaux commercialisables à court terme et un faible chargement diminue les risques de pénurie en fourrages. Nos analyses montrent que ce sont les éleveurs avec le chargement le plus élevé qui ajustent le plus leurs itinéraires de production via la complémentation des animaux et la part des surfaces en prairies fauchées, et, qui ont les résultats économiques les plus sensibles aux aléas climatiques. Les éleveurs engraissant le plus d’animaux ont eu des revenus moins sensibles aux aléas de prix. Il n’y a en revanche pas de différences significatives de revenus moyens selon les profils. L’analyse des évolutions de long terme révèle que les éleveurs ont tous modifié leur exploitation via l’agrandissement, l’intensification de la production à l’animal et la diminution de la part des mâles engraissés. Les exploitations les moins chargées semblent aller vers une extensification encore plus prononcée de la gestion des surfaces fourragères.

La faille de Mosha est une des grandes failles actives dans le sud de l'Alborz Central. Cette faille de 190 kilomètres de long et orientée N110 ° E est décrite comme étant la source de plusieurs tremblements de terre historiques et se caractérise par une signature morphologiques remarquable. Située à seulement 12 km au nord-est de la capitale Téhéran (15 millions d'habitants), la faille de Mosha représente une source potentielle de violent tremblement de terre. Afin de mieux évaluer l'aléa sismique associé à la faille de Mosha, nous avons procédé à une étude morphotectonique et paléoseismologique, en nous concentrant sur l'est et la partie centrale de la faille (entre la vallée de Tar à l'est et la région de Lavasanat à l'ouest), où sont observées des preuves claires d'une activité récente. Le nord-ouest de l'Iran se caractérise par un fort niveau de sismicité historique et une densité de population élevée. Afin de mieux évaluer l'aléa sismique dans le nord-ouest Iran, nous avons concentré nos études sur deux régions (Tabriz et Zandjan). Dans la région de Tabriz, douze tremblements de terre historiques destructeurs ont été enregistrés depuis 858 AD. La plupart d'entre eux ont été associés à la faille Nord Tabriz. Le dernier événement a eu lieu en 1721 AD sur le segment SE de la faille (à l'ouest de Bostanabad) et a affecté fortement la ville de Tabriz (population actuelle de plus de 1. 200000). Tout au long de ce segment, nous avons observé dans la morphologie de nombreux témoignages de glissement latéral dextre. Nous avons effectué et exploité quatre tranchées. Les premiers résultats montrent que, depuis 33,5 K années, ce segment de faille a connu au moins quatre grands (M = 7. 2-7. 4) événements sismiques, y compris le dernier en 1721. Selon les mesure GPS des mouvements interseismiques (Masson et al. , 2006; Vernant et al. , 2006), long-terme de taux de glissement de la faille nord-Tabriz pourrait atteindre 5-6 mm / an. D'autre part, des études paleoseismologiques (Hessami et al. , 2003 et la présente étude) montrent une différence importante concernant le comportement sismique de la faille entre les segments NW et SE. Sur la base des résultats des études mentionnées, le temps de récurrence des grands événements sismiques est plus court sur le segment NW de la faille que sur le segment SE. Cette observation pourrait indiquer que la faille a un taux de glissement qui diminue entre le secteur NW et SE. Selon les catalogues de sismicité historique, la région de Zandjan peut être considérée comme une lacune sismique, même si des magnitudes modérées (M <5. 5) ont été enregistrées au cours du siècle dernier. Sur la base de modèles numériques de terrain (MNT), d'images satellites et de photos aériennes ainsi que les observations de terrain, nous avons mis en évidence un important réseau de failles actives. Il est principalement constitué par plusieurs failles décrochantes et inverses. Cette zone de failles peut être subdivisée en trois parties affectant Zandjan (510000 habitants). Basée sur les caractéristiques géométriques (longueur,pendage, segmentation. . . ) et la cinématique, la faille de Zandjan peut produire des séismes modérés à forts et engendrer de graves dommages dans les zones avoisinantes. L'étude de ces failles est donc d'un intérêt majeur pour l'évaluation des risques sismiques dans la province de Zandjan dont la population totale dépasse 1,5 millions d'habitants, mais aussi pour mieux comprendre la géodynamique actuelle du NW de l'Iran
The Mosha fault is one of the major active faults in the southern Central Alborz between Longitudes E 50° 45' and E 52° 30'. This 190 kilometres long, N110°E trending fault is described as the source of several strong historical earthquakes, and is characterized by an outstanding morphological signature. Situated for its closest part, just 12 km at the north-eastern vicinity of the Tehran capital (15 million peoples with suburbs areas), the Mosha fault represents a potential source for strong earthquake that would certainly damage the Iranian metropolis. In order to better assess the seismic hazard associated to the Mosha fault, we carried out a morphotectonics and paleoseismological study, that we focused on the eastern and central parts of the fault (between Tar valley in the east and Lavasanat region in the west), where are observed clear evidences of a recent activity. The northwest of Iran is characterized by high level of historical seismicity and population density. To better evaluate the seismic hazard in NW Iran, we focused our studies on two regions (Tabriz and Zandjan). In the Tabriz region, twelve destructive historical earthquakes have been recorded since 858 AD. , most of them were associated to the North Tabriz strike slip Fault. On the SE segment of the fault (west of Bostanabad) the last macroseismic event occurred in 1721 AD and hit strongly the Tabriz city (present population more than 1200000). Along this segment, we observed in the morphology many evidences of nearly pure right lateral strike slip movements and we dug four trenches. The first results show that since 33. 5 K years this place experienced at least four major (M=7. 2-7. 4) seismic events including the last one in 1721. According to interseismic measurements (Masson et al. , 2006; Vernant et al. , 2006), long-term slip rate of the North Tabriz Fault could reach 5-6 mm/y. On the other hand, paleoseismological studies (Hessami et al. , 2003 and the present study) show an important difference concerning fault seismic behaviour between NW and SE segments. Based on the results of mentioned studies; the amount of large seismic events along NW segment of the fault is significantly greater than along the SE segment. This observation could indicate that fault slip rate along the Tabriz fault decreases from NW to SE. According to historical seismicity catalogues, the Zandjan region can be considered as a seismic gap even if a few low (M<5. 5) magnitude earthquakes have been recorded in the last century. Based on Digital Elevation Models (DEMs), satellite images and aerial photo interpretations together with detailed field investigations, we have discovered a major active fault network. It is mainly constituted by several thrust faults with right lateral slip components trending NW-SE to N-S and it can be divided into three major fault zones affecting Zandjan city (present day population over 510000) and part of the Zandjan-Mianeh basin more to the west. Based on fault geometrical characteristics (fault length,. . . ) and kinematics, Zandjan fault system can produce moderate to large earthquakes and serious damages in surrounding areas. The study of these faults is, then, of major interest for seismic hazard assessment in Zandjan province where total population exceed 1. 5 million but also to better understand present day geodynamic of NW Iran

Afin de fournir une meilleure prévision du mouvement du sol attendu dans la région de Port-au-Prince, ce travail de thèse propose de détecter et de quantifier les effets de site, d’analyser les caractéristiques des ondes sismiques piégées dans la couche meuble du bassin, et de simuler des accélérogrammes synthétiques réalistes que produirait un séisme futur. A cette fin, nous proposons d’analyser les signaux de 78 séismes qui ont eu lieu entre mars 2010 et février 2013 en appliquant les méthodes de rapports spectraux H/V séisme et SSR. Cette étude met en évidence une forte variabilité spatiale dans les amplifications mesurées, qui est tout à fait cohérente avec la géologie de surface très hétérogène de la zone. On note aussi des amplifications à basse fréquence sur les sédiments marins proches de la côte. Sur les contreforts du massif de la Selle, les réverbérations des ondes sismiques amplifient fortement le mouvement sismique au sommet de la colline. De plus, sur certaines stations nous mettons en évidence, un allongement du signal dû à la présence d’ondes de surface. Pour la génération des accélérogrammes synthétiques, nous utilisons d’abord la méthode des fonctions de Green empiriques. Les résultats obtenus montrent que les mouvements du sol les plus forts sont attendues dans les sédiments quaternaires près de la côte et sur les crêtes des collines du Sud de Port-au-Prince. Ensuite, une méthode hybride de simulation combinant fonctions de transfert complexes et simulations EGF au rocher a été mise en place, et validée à partir de test sur des sites instrumentés de la région métropolitaine de Port-au-Prince
In order to help estimating the seismic ground motion expected in the Port-au-Prince area (Haiti), we characterize local site effects, pointing out the seismic waves trapped in the loose layer of Cul-de-Sac basin, and provide realistic synthetic accelerograms for an hypothetical future earthquake.To this end, we propose to analyze signals from 78 earthquakes that occurred between March 2010and February 2013, by applying two methods of spectral ratios : The H/V earthquake method and the classical spectral ratio (SSR). A strong spatial variability was observed in the measured amplifications, which is quite consistent with the heterogeneous surface geology of the area. We notice in particular strong amplification on marine sediments close to the coast. In the foothills of the Massif de la Selle the reflection of the seismic waves lead to the concentration of the wave fields that strongly amplify seismic ground motion at the top of the hills. In addition, an increase of the signal duration due to the presence of surface waves was also highlighted on some stations of the plain. For the generation of synthetic accelerograms, we first use Empirical Green functions (EGF) method. The results show that the strongest acceleration is expected in Quaternary sediments near the coast and on the ridge of south hills of Port-au-Prince. Then, a hybrid simulation method combining complex transfer functions (amplitude and phase) and the EGF simulation on bedrock was set up and validated from testing on instrumented sites in the metropolitan area of Port-au-Prince

Une campagne d'enregistrements sismologiques a été conduite de février à juin 2002 dans la ville de Téhéran. L'objectif en était la mesure expérimentale des effets d'amplification ou de déamplification du proche sous-sol. 13 stations sismologiques ont été installées et en outre, plus de 60 mesures ponctuelles de bruit de fond ont été effectuées. Un premier volet de cette thèse a consisté à analyser ces enregistrements en relation avec les caractéristiques géotechniques, et en tirer des recommandations pour un microzonage sismique de Téhéran. Différentes méthodes expérimentales ont été utilisées pour le traitement des données. Ces traitements ont mis en évidence un effet d'amplification important tant en amplitude qu'en durée, particulièrement au sud-ouest de la ville, contrastant aussi avec les résultats des études précédentes par l'approche 1 D. La thèse comporte également une comparaison systématique du bruit de fond et des séismes, intégrant des données de plus de 150 autres sites européens. Cette comparaison montre la capacité de la méthode H/V pour prédire la fréquence fondamentale dans environ 80% des cas. Mais il y a des échecs, notamment dans le cas de Téhéran où les courbes HN restent plates pour le plupart des sites. Enfin le dernier aspect a concerné à la simulation des mouvements forts par la méthode de fonction de Green empirique. Quatre scénarios différents, concernant l'occurrence de séismes forts sur les failles de Mosha, Nord-Alborz et Garrnsar ont été simulés. Les valeurs d'accélérations maximales sont significatives et des spectres de réponse dépassent parfois le spectre réglementaire actuel particulièrement à cause des effets d'amplification
A seismological campaign including installation of 13 temporary seismological stations on the different representative geotechnical sites was conductel from February to June 2002 in Tehran (Iran). Ln addition the ambient noise was recorded in more than 60 point of the city. The principal part of this thesis is consisted of analysis oh data recorded during this campaign in relation with the geotechnical conditions by various experimental techniques to estimate the site effect on amplification and prolongation of seismic movements. The results put in evidence an important site effect as weil as in amplitude as duration of sei smic movements on the majority of the studied sites, contrasting with the moderate values (factor 2 to 3) predicted in the preceding studies by 1 D the approach. Moreover, the thesis also comprises a systematic comparison of the information deduced from the ambient noise and those deduced from the recording earthquakes, adding of the other data coming from more than 150 European sites. This comparison shows the capacity of HN method in approximately 80% of the cases, there are however the failures, especially in the case of Teheran where HN curves remain flat for the majority of the sites. The last part of the present work concerned with the simulation of the strong ground motions with the method ofempirical Green function. Four different scenarios, concerning the occurrence ofstrong earthquakes on the faults of Mosha, North-Alborz and Garrnsar were simulated. The resulted maximum accelerations are rather significant and of the simulated response spectra exceed sometimes the proposed response spectrum of the actually Iranian Building Code

Le Liban n'a pas souffert de grands tremblements de terre destructeurs depuis près de deux siècles. Il est toutefois traversé par la faille transformante majeure du Levant, séparant sur1000 km de longueur la plaque Arabique à l’est de la plaque Africaine à l’ouest. Ses principales branches au Liban sont la faille de Yammouneh qui traverse le pays du sud au nord, les failles de Serghaya et Rachaya dans sa partie Est, la faille de Roum et les failles inverses du Mont Liban dans la partie Ouest. Ces failles ont généré des séismes destructeurs dans la longue histoire connue de la région, parmi lesquels les plus importants sont ceux deJuillet 551 sur la faille du Mont-Liban, de mai 1202 sur la faille de Yammouneh, d’Octobre1759 sur la faille de Rachaya et de Novembre 1759 sur la faille de Serghaya. L'évaluation del'aléa et du risque sismique local est donc de première importance pour l'ensemble du pays.L'objectif du travail effectué dans cette thèse est d'appliquer au Liban les avancées réalisées ces dernières années dans le développement de nouveaux outils à la fois fiables et économiquement abordables pour l’évaluation de l’aléa sismique, en commençant par les grandes villes et en particulier la capitale Beyrouth. L'objectif est de mieux appréhender et comprendre le risque sismique sur le territoire libanais, pour pouvoir ensuite commencer à élaborer des politiques de prévention et des codes parasismiques qui puissent le réduire à terme.Un réseau sismologique temporaire composé de 10 stations a été installé dans Beyrouth etune partie de sa banlieue sur des sites représentatifs des principales unités géologiques présentes. Plusieurs dizaines de séismes locaux et régionaux ont pu y être enregistrés, et leur réponse sismique a été évaluée par la méthode du rapport spectral site sur référence (SSR),comparé au rapport spectral de la composante horizontale sur la composante verticale (H/V)calculé sur les tremblements de terre et sur le bruit ambiant. Les mêmes enregistrements ont également été utilisés pour prédire, par la technique des Fonctions de Green empiriques(FGE), le mouvement sismique correspondant à un événement majeur (Mw7.5) sur la faille de Yammouneh. Cet exercice de prédiction a toutefois été réalisé en deux étapes en raison des limitations dans l'application de la technique FGE en champ proche, avec deux techniques complémentaires: l'enregistrement d’un petit événement a été d'abord utilisé pour simuler un séisme de Mw6.5 sur la faille de Yammouneh, en parallèle à l'utilisation de plusieurs équations de prédiction de mouvement du sol (GMPE), soigneusement sélectionnées, pour effectuer une prédiction similaire. La comparaison FGE/GMPE a alors permis de calibrer la prédiction du mouvement du sol par GMPE à différents sites de Beyrouth pour l'événement cible de Mw7.5. Ces résultats ponctuels ont ensuite été étendus à l'ensemble de la municipalité de Beyrouth et de sa banlieue proche, en vue de mieux cerner les contours d'une future carte de microzonage, au travers d'une vaste campagne de mesures de bruit ambiant sur615 sites. Leur traitement H/V a permis d’obtenir une carte de la fréquence de résonance pour l'ensemble de la zone, carte dont la robustesse a été testée et prouvée. Des mesures sismiques actives et passives ont en outre été menées sur les principales unités géologiques à proximité des 10 sites préalablement sélectionnés et instrumentés, permettant ainsi d'obtenir les premières estimations directes de la vitesse des ondes de cisaillement (via les courbes de dispersion des ondes de Rayleigh). La comparaison de ces mesures avec les estimations -très dispersées - issues de la compilation des paramètres géologiques/géotechniques disponibles et des équations de corrélation existantes avec les valeurs N des SPT, montre tout l'intérêt de ces mesures simples et fiables
Lebanon is one of the countries that have not suffered from large destructive earthquakes foralmost two centuries. It is however lying on the 1000 km long, left lateral Levant fault thatseparates the Arabic plate in the east from the African plate in the west. Its main branches inLebanon are the Yammouneh fault that crosses the country from south to north, the Serghayaand Rachaya faults in its Eastern part, the Roum and Mount Lebanon Thrust faults in itsWestern part. These faults have generated destructive earthquakes in the long known historyof the area. The largest events are: The July 551 earthquake on the Mount Lebanon Thrustfault, the May 1202 earthquake on the Yammouneh fault, the October 1759 on the Rachayafault and the November 1759 on the Serghaya fault. From all above, one can conclude thatLebanon is exposed to a significant seismic hazard. Assessing the local seismic hazard andrisk is therefore of primary importance for the whole country.The objective of the work undergone in this PhD is to take advantage of the latest advancesachieved worldwide to promote rather inexpensive, though reliable, seismic hazardassessment tools, to try to apply them in Lebanon starting with the big cities and specificallythe capital Beirut. These studies will help to understand the Lebanese seismic risk andsubsequently to start to elaborate seismic policies and codes that may help reducing this risk.A temporary seismological network consisting of 10 stations has been installed in Beirut anda part of its suburbs. Several tens of local and regional earthquakes could be recorded, andallowed to estimate the site response at selected sites in Beirut through the standard site toreference spectral ratio method ("SSR") on earthquakes, compared to the horizontal tovertical ratio ("H/V") calculated on earthquakes and on ambient noise. The same recordingscould also be used via the empirical Green Function’s technique ("EGF") to predict theseismic ground motion corresponding to a Mw7.5 on the Yammouneh fault. However, due tolimitations in near-field applications of the EGF technique, this prediction exercise wasperformed in two steps and with two complementary techniques: a weak event recording wasfirst used to simulate a Mw6.5 earthquake on the Yammouneh fault, while several, carefullyselected ground motion prediction equations (GMPE) were used to perform a comparativeprediction for the same earthquake. This EGF/GMPE comparison then allowed tuning theGMPE prediction of ground motion at various sites within Beirut for the target Mw7.5 event.The results were then extended in view of proposing a framework for a future microzonationviimap. A comprehensive campaign of ambient noise measurements was achieved for 615 sitesof Beirut municipality and close suburbs, the H/V processing of which allowed to derive arobust map of resonance frequency for the whole area. In addition, active and passive seismicmeasurements were conducted on different geological units near the 10 formerlyinstrumented sites, which provided quantitative estimates of the shallow S-wave velocitythrough the Rayleigh wave dispersion curves. These geophysical measurements permitted toprovide direct estimates of the shear waves velocity, which prove much more reliable thanthe highly scattered estimates derived from the compilation of the availablegeological/geotechnical parameters and the use of existing correlations equations betweenSPT N-value and S-wave velocity Vs

Le developpement futur du projet geothermique (hot dry rock) de soultz-sous-forets fera intervenir des injections importantes qui induiront des evenements micro-sismiques. La presente these traite de la sismicite naturelle de la region et de la sismicite induite associee aux injections de fluides deja effectuees. Un catalogue complet de la sismicite historique et instrumentale de la region de soultz-sous-forets (ssf) a ete etabli. Cette sismicite ne correspond pas a des mouvements le long des accidents tectoniques majeurs de la region. La region autour de ssf a ete identifiee comme une region ou un fort flux de chaleur est associe a une faible sismicite. Le plus grand evenement sismique bien documente de la region a eu lieu en 1952 et a une intensite epicentrale de vi l'echelle msk. L'ensemble des donnees importantes concernant la serie d'evenements sismiques qui s'est produite dans la region entre aout et octobre 1952 a ete recompile et est presente. Ce travail rend compte de maniere precise de l'installation et du fonctionnement d'un reseau permanent de 3 stations associant des accelerometres et des sismometres autour du site geothermique, ainsi que d'un reseau mobile de sismometres verticaux pendant les injections de fluide. 167 evenements micro-sismiques ont ete enregistres par le reseau de surface, avec des magnitudes de -0. 5 a 1. 9. L'alignement preferentiel du nuage micro-sismique est n160. Les mecanismes au foyer individuels des evenements sismiques les plus grands correspondent a un regime tectonique en extension. L'inversion du tenseur des contraintes a partir des donnees de polarites des ondes p indique que la contrainte maximale est verticale et que les contraintes intermediaire et minimale sont horizontales. La plus grande contrainte horizontale est orientee n124 et la plus petite n34. Les mouvements sismiques induits prennent place sur des fractures tectoniques preexistantes controlees par le champ de contrainte in situ

Les éboulements rocheux de volume intermédiaire (103-105 m3) posent un problème sérieux dans les régions montagneuses en raison de leur fréquence d'occurrence relativement élevée et de leur fort pouvoir destructeur. En conséquence, il est difficile de mener des travaux de protection pour réduire l'aléa, ce qui souligne le besoin de techniques de suivi et d'alerte précoce avant la rupture. Après l'éboulement, peu d'informations quantitatives sont disponibles sur la phase de propagation en raison de la soudaineté du phénomène et de sa localisation dans des pentes raides et difficiles d'accès. Dans ce travail de thèse, une approche expérimentale est proposée pour extraire des informations à partir d'enregistrements de signaux sismiques durant les phases pré- et post-rupture d'éboulements.La première partie de ce travail vise à tester la pertinence des vibrations ambiantes pour le suivi temporel de la réponse dynamique de compartiments rocheux lors de la phase pré-rupture. Cette technique (couramment employée en génie civil pour le suivi de l'intégrité des structures) permet d'extraire les fréquences de résonance d'une structure, dont la décroissance peut traduire l'endommagement. Une étude antérieure menée sur une colonne calcaire instable a montré une décroissance d'environ 30% de la fréquence fondamentale de résonance (f1) environ deux semaines avant la rupture, interprétée comme une diminution de la rigidité du contact avec le massif stable adjacent
Mid-size rockfalls (103-105 m3) represent a substantial hazard in mountainous areas, because of relative high rate of occurrence and destructive power. Consequently, few protection means can be applied, emphasizing the need for monitoring techniques and early warning prior to the collapse. After the rupture, quantitative information on the rockfall propagation phase is scarce, owing to their suddenness and location in steep and rugged slopes. In this thesis work, an experimental approach is proposed to derive valuable information from seismic records during rockfall pre-rupture and post-rupture phases. The first part of this work aims at testing the applicability of the ambient vibration technique to monitor unstable rock compartments dynamic response in the pre-rupture phase. This technique (commonly employed in civil engineering for structural health monitoring) reveals the resonant frequencies of a structure, a decrease in frequency revealing potential damage. A previous case study of an unstable limestone compartment brought to light a #30% decrease in fundamental resonant frequency (f1) two weeks before the collapse. Following this innovative work, we selected and instrumented four prone-to-fall medium-size rock compartments located in the Occidental Alps, showing various geological contexts (limestones, argillite and shale-sandstone series), deformation patterns and failure mechnisms. Ambient vibrations recorded on-site revealed caracteristic seismic noise features. Spectral peaks were observed and attributed to resonant frequencies of the rock compartments, the fundamental resonant frequency (f1) showing clear polarization parallel to the line of maximum slope gradient, and perpendicular to the main bounding fracture observed at most of the sites. Similar findings were made for an unstable rock compartment located in a volcanic caldera, characterized by rapid morphological changes and intense rockfall activity. The dynamic response of the rear fracture network was explored, showing that spectral content of seismic noise is controlled by the caldera structure in the 0.5-5 Hz range. The direction of vibration is polarized perpendicularly to the fractures, while vibration amplitudes are linked to compartment uncoupling from the rock massif. In this case, the physical origin of seismic noise amplification may be due to complex 2D or 3D resonance effects. For the four alpine sites, the fundamental frequency f1 was monitored over more than one year, showing fluctuations clearly correlated with temperature oscillations. The thermal control over f1 is highly complex, showing both positive and negative correlations, depending on site morphology and destructuration, as well as on the studied oscillations periods (daily or seasonal). No change in fundamental frequency resulting from damage was observed over this time span. One site, characterized by intense rock fracturing and a deep-open rear fracture, showed high f1 sensitivity to temperature changes. Thermo-mechanical numerical simulations revealed that both material contraction-dilation and thermal dependancy of the elastic modulus control f1 fluctuations. In addition, high amplitude seasonal f1 oscillations were explained by ice formation in the rear fracture. A criterion was developped to separate thermal-induced f1 fluctuations from damage effects, under the hypothesis that thermal sensitivity of a rock compartment increases towards failure. The second part of this work relates to the post-rupture phase of rockfalls. The seismic records generated by two mid-size rockfalls {one natural, one provoked{ that occured in the same place were analyzed, showing complex enveloppe and spectrogram features. Both events showed close magnitude, duration and spectral content. The seismic signals of the provoked event were calibrated using video shots, allowing estimation of fallen material velocity during the successive propagation phases

La chaîne alpine est l'une des premières à avoir été instrumentées au monde, à la fois par géodésie spatiale et par sismologie, principalement en raison de sa sismicité modérée mais régulière. A partir de la grande quantité de données de géodésie spatiale et de sismologie aujourd'hui disponibles, il est désormais possible d’établir un champ de déformation 3D haute résolution de la croûte supérieure dans les Alpes occidentales. Ce champ, constitué des mesures géodésiques de déformation de surface, et des caractéristiques de déformation sismique, doit permettre d'établir les liens entre déformations horizontale, verticale, et sismicité. Nous utilisons au cours de cette thèse une approche multidisciplinaire, basée sur 25 années d'enregistrements sismiques, 20 années de mesures GPS (Global Positioning System) de campagne et permanentes, et 4 années d'acquisitions satellitaires Sentinel-1 pour contraindre le champ de déformation 3D correspondant.L’analyse de la déformation sismique à partir de la base de données Sismalp a permis d’atteindre une résolution de la variabilité spatiale du style de déformation inégalée jusqu’ici dans les Alpes occidentales. Au centre de la chaîne, le calcul des mécanismes au foyer et leur inversion en termes de contraintes principales montrent pour la première fois une orientation de l'extension systématiquement défléchie par rapport à l'axe normal à la chaîne, apportant ainsi des éléments novateurs en termes d’implications géodynamiques. L'interpolation bayésienne du mode de déformation sismique en surface et en profondeur révèle un mode décrochant dextre prédominant sur le pourtour de l'arc alpin occidental, associé à un mode compressif uniquement localisé.Le traitement des données GPS de quatre campagnes de mesures (1996, 2006, 2011, 2016), conjointement aux solutions permanentes RENAG (Réseau National GPS permanent), a permis d’augmenter la résolution des champs de vitesses et de déformation de surface à l’échelle des Alpes occidentales. Il apparaît que le maximum de déformation horizontale est localisé dans le Briançonnais et est compatible avec de la déformation intersismique accommodée par au moins une faille (Faille de la Haute Durance). La comparaison des taux de sismicité issus des mesures GPS et de ceux issus des catalogues de sismicité confirme que, à l'échelle locale et en prenant en compte les incertitudes respectives, la déformation sismique peut être suffisante pour expliquer la déformation horizontale observée dans le Briançonnais. Toutefois à l'échelle de l'arc alpin occidental, les taux de déformation géodésiques demeurent un ordre de grandeur supérieurs aux taux de déformation sismique déduits à la fois des périodes instrumentale et historique.Le traitement en interférométrie satellitaire de quatre années consécutives de données Sentinel-1, quant à lui, a permis pour la première fois dans cette région de s’affranchir de la couverture neigeuse et végétale pour obtenir une carte de vitesses le long de la ligne de visée du satellite à l’échelle de l'arc alpin occidental. Cette dernière a révélé des variations spatiales de courte longueur d'onde de la surrection dans les Alpes occidentales, corrélées spatialement avec les massifs cristallins externes et avec les variations prédites par plusieurs modèles d'isostasie.Ces travaux ont permis d'augmenter la résolution spatiale des déformations de surface horizontale, verticale et sismique de manière inédite à l'échelle des Alpes occidentales. Le champ de déformation 3D correspondant permet de jeter un regard nouveau sur les processus pouvant être à l’origine de la déformation actuelle de la chaîne alpine, ainsi que d'apporter des contraintes inédites sur les paramètres d'entrée nécessaires au calcul d'aléa sismique
The Alpine range is one of the first monitored mountain belts worldwide, both by seismic networks and space geodesy (GNSS), in particular due to its moderate but steady seismicity. Permanent GNSS measurements demonstrated that uplift is the main signal characterizing the current deformation in the European western Alps, reaching up to 2 mm/yr, while no shortening is observed across the belt. Based on the incredible amount of geodetic and seismic data available today, it now appears possible to constrain a new high resolution crustal strain field in the western Alps. This 3D field, made of surface deformation measurements and of the seismic deformation characteristics, is of primary importance in order to decipher the links between horizontal, vertical and seismic deformations. We rely for the present work on a multidisciplinary approach that aims at integrating 25 years long seismic records, 20 years of GPS measurements, and 4 years of Sentinel-1 satellite acquisitions, in order to establish the corresponding 3D strain rate field.For the first time in the western Alps, the spatial variability of the style of seismic deformation is robustly assessed, thanks to the analysis of the Sismalp (ISTerre Grenoble) database. New focal mechanisms computation along with principal stresses inversions have led to establish new orientations for the extensive deformation component, which occurs mainly in the center of the belt. As for the highly resolved 3D field of style of deformation, provided by Bayesian interpolations of focal mechanisms both at the surface and at depth, it reveals a vast majority of dextral strike-slip deformation occurring at the periphery of the belt, associated, in one specific area, with compression. These results bring new insights in the dynamics of the western alpine belt.Four GPS surveys (conducted in 1996, 2006, 2011 and 2016), along with the data provided by the permanent RENAG network, allowed us to increase the spatial resolution of the surface velocity and strain rate fields at the scale of the western Alps. These high resolution geodetic fields reveal that the amplitude of the extensive signal is at the highest in the Briançonnais area, while its kinematics appear consistent with interseismic deformation accommodated on at least one fault (the High Durance Fault). Longer-term seismic records show that, at least at the local scale, seismic and geodetic deformation patterns seem consistent within their uncertainty bounds in terms of kinematics and amplitude. At the regional scale of the entire western Alps though, geodetic strain rates appear one order of magnitude higher than the seismic ones, the latter comprising both instrumental and historical seismicity.Finally, four years of Sentinel-1 acquisitions appear to be the minimum time span required in order to derive long-term velocity maps in the satellite line of sight at the scale of the western Alps. The interferometric processing of the corresponding data allowed for the first time to get rid of the effects of snow and vegetation in a consistent way. The results feature short scale spatial variations in the uplift pattern, which are spatially correlated to crystalline external Alpine massifs as well as to the uplift patterns predicted by several isostatic adjustment models.This multidisciplinary work enabled us to increase the spatial resolution both of horizontal and vertical surface deformations and of seismic crustal deformation. The related 3D strain rate field sheds new lights on the various processes from which seismicity and deformation can originate. This 3D strain rate field moreover brings new constraints on several primary inputs to seismic hazard assessment models

Simuler les mouvements du sol produits par un séisme est une étape essentielle pour évaluer l'aléa sismique d'une région. L'objectif de cette étude est de fournir un code simple d'utilisation permettant de simuler de manière efficace les mouvements du sol. Pour s'affranchir de la connaissance du milieu de propagation, nous utilisons la technique des fonctions de Green empiriques. Les mouvements du sol sont alors reconstruits par la sommation des enregistrements de plusieurs petits séismes décalés dans le temps de manière à reconstituer le processus de rupture du gros séisme, La principale problématique de cette étude est la mise en place d'un schéma de sommation efficace permettant de générer des accélérogrammes réalistes dans le domaine temporel et en bon accord avec les lois d'échelles (loi de similitude et modèle en w~2) dans le domaine fréquentiel. Grâce à l'intégration de méthodes statistiques, nous évitons les problèmes majeurs rencontrés classiquement dans ce type d'étude. Nous aboutissons finalement à deux nouvelles méthodes de simulations: une méthode purement stochastique nécessitant la connaissance de seulement deux paramètres concernant le séisme cible (moment sismique et chute de contrainte) et une méthode stochasto-cinématique permettant de reproduire certaines propriétés cinématiques de la rupture sismique sur le plan de faille. Ces deux méthodes sont testées avec succès sur des données réelles (Mexique et Italie). La méthode stochastique est ensuite appliquée pour simuler les mouvements du sol susceptibles d'être produits par deux-séismes de magnitude modérée dans la région niçoise: un séisme de magnitude 5.7 à terre (10 km au nord de Nice) et un séisme de magnitude 6.3 en mer (25 km au sud de Nice). Ces simulations mettent en évidence trois points importants: (1) les forts effets d'amplifications sur certains sites à Nice, (2) l'importance des mouvements du sol susceptibles d'être produits par un séisme de magnitude 5.7 à terre et (3) le rôle majeur joué par la valeur de la chute de contrainte du séisme potentiel.

L'estimation probabiliste de l'aléa sismique est basée sur plusieurs modèles et hypothèses à chaque étape, tels que la caractérisation des sources sismiques, les récurrences en magnitude, et le choix d'équations de prédiction du mouvement du sol. Le résultat final de ces études est la courbe d'aléa qui donne les taux annuels de dépassement pour différentes valeurs d'accélération. Chaque étape du calcul comporte des incertitudes. Comprendre l'impact de ces incertitudes sur le résultat final est délicat. Jusqu'à récemment, peu d'études se sont intéressées à tester le résultat final des calculs d'aléa sismique. Des données accélérométriques ou d'intensités macrosismiques, partiellement dépendantes des calculs d'aléa sismique, peuvent être utilisées, comme l'ont proposé quelques articles récents (Stirling & Gerstenberger 2006, Stirling & Gestenberger 2010, Albarello & D'Amico 2008). Cette étude vise à tester les estimations probabilistes de l'aléa sismique en France (MEDD2002, AFPS2006 et SIGMA2012) et aussi en Turquie (SHARE), en développant une méthode quantitative pour comparer les nombres prédits et observés de sites avec dépassement pendant la durée d'observation. La méthode développée s'appuie sur les travaux de Stirling & Gerstenberger (2010) et Albarello & D'Amico (2008). Les modèles sont évalués pour une large zone géographique en sélectionnant tous les sites et en sommant les durées d'observation à chaque site. L'objectif est de comprendre les possibilités et les limites de cette approche, car les durées d'observations sont courtes par rapport aux périodes de retour pertinentes en génie parasismique. Les résultats montrent que le modèle AFPS2006 est cohérent avec les observations du Réseau Accélérométrique Permanent (RAP) pour les accélérations entre 40 et 100 cm/s2 (temps de retour entre 50 et 200 ans). Le modèle MEDD2002 surestime l'aléa sismique pour un temps de retour de 100 ans. Ces résultats ne peuvent pas être extrapolés aux niveaux d'accélérations plus élevés. Pour des temps de retour plus longs (475 et 975 ans), il n'y a pas d'observation au dessus du seuil d'accélération. A l'heure actuelle en France, il n'est pas possible de tester les estimations probabilistes pour des niveaux d'accélérations utiles au génie parasismique. La méthode proposée a aussi été appliquée en Turquie. Les modèles d'aléa sismique peuvent être testés sur des durées d'observation plus longues et pour des niveaux d'accélération plus élevés qu'en France. Le modèle est testé pour différentes sélections de stations accélérométriques, différentes valeurs de la distance minimum entre stations, et différentes durées totales d'observations. Pour des accélérations entre 0.1 et 0.4 g, le modèle SHARE est cohérent avec les observations pour tous les tests. Pour des seuils plus bas, les résultats varient en fonction des décisions prises. Enfin, les modèles probabilistes d'aléa sismique en France ont été évalués à partir des intensités de la base de données SISFRANCE. Les périodes d'observations complètes sont estimées par une analyse statistique des données (I≥5, MSK). Nous avons sélectionné 25 sites avec des durées d'observations pour I≥5 variant entre 66 et 207 ans, localisés dans les zones les plus actives de France. Pour un temps de retour de 100 ans, le modèle MEDD2002 prédit un nombre de sites avec dépassement plus élevé que le nombre observé. Pour des temps de retour de 475 ans et plus longs, les modèles MEDD2002 et AFPS2006 ne peuvent pas être distingués car ils sont tous les deux compatibles avec les observations. Ces résultats basés sur les données d'intensité doivent être considérés de façon très prudente considérant les incertitudes sur la sélection des sites, sur la détermination des durées d'observations et la complétude, et sur l'équation utilisée pour convertir les intensités en accélérations
PSHA calculations rely on several models and assumptions in its components, such as the characterization of seismic sources, the establishment of recurrence laws in magnitude, and the choice of ground-motion prediction equations. The final output of a PSHA study is the hazard curve that gives annual rates of exceedances of different acceleration levels. All steps of the PSHA calculation bear uncertainties. Understanding the impact of these uncertainties on the final output of the PSHA is not straightforward. Until recently, little attention has been paid to testing the final output of PSHA models against observations. Acceleration datasets and intensity databases, partially independent from the PSHA calculations, can be used, as proposed in a handful of recent papers (Stirling & Gerstenberger 2006, Stirling & Gestenberger 2010, Albarello & D'Amico 2008). This study is aimed at testing PSH models in France (MEDD2002, AFPS2006 and SIGMA2012) and also in Turkey (SHARE), developing a quantitative method for comparing predicted and observed number of sites with exceedance over the lifetime of the network. This method builds on the studies of Stirling & Gerstenberger (2010) and Albarello & D'Amico (2008). All sites are sampled, observation time windows are stacked, and the PSHA is evaluated over a large geographical area at once. The objective is to understand the possibilities and limits of this approach, as observation time windows are short with respect to the return periods of interest in earthquake engineering. Results show that the AFPS2006 PSH model is consistent with the observations of the RAP accelerometric network over the acceleration range 40-100 cm/s2 (or 50-200 years of return periods). The MEDD2002 PSH model over-predicts the observed hazard for the return period of 100 years. For longer return periods (475 and 975 years), the test is not conclusive due to the lack of observations for large accelerations. No conclusion can be drawn for acceleration levels of interest in earthquake engineering. The proposed method is applied to Turkey. The PSH model can be tested using longer observation periods and higher accelerations levels than in France. The PSH model is tested for different selections of accelerometric sites, minimum inter-site distance and total observation period. For accelerations between 0.1 and 0.4g, the model is consistent with the observations for all tests. At lower acceleration levels, the agreement between the model and the observations varies depending on the decisions taken. Finally, the PSHA models in France are evaluated using the macroseismic intensity database (SISFrance). Completeness time windows are estimated from statistics on the intensity data (I≥5, MSK). Twenty-five sites are selected, with completeness time periods for I≥5 extending between 66 and 207 years, located in the highest active zones in France. At 100 years return period, MEDD2002 models predicts more sites with exceedances than the observed number of sites. At return periods higher than or equal to 475 years, both models AFPS2006 cannot be discriminated as both are consistent with observations. Considering the uncertainties on the selection of sites, on the determination of completeness time periods, and on the equation selected for converting intensities into accelerations, the results based on macroseismic intensities should be considered very carefully