EVALUATION PRELIMINAIRE DU RISQUE Méditerranée DE ......EN COURS DE DÉVELOPPEMENT PAR LE CETE...

CETEMéditerranée

11 juin 2012

Académie de Montpellier - Université Montpellier 2Master I Géosciences Spécialité « Dynamique terrestre et risques naturels »

EVALUATION PRELIMINAIRE DU RISQUEDE LIQUEFACTION DES SOLS SOUS SEISMETest de validation de l’approche Sisroute en cours de développement par le CETE Méditerranée

Rapport de stage de Caroline MOUTOU

Centre d'Etudes Techniques de l’Équipement Méditerranée

www.cete-mediterranee.fr

Rapport

Soutenu le 18 juin 2012

Encadrants : Denis DAVIJean-François SERRATRICE

CETE Méditerranée Université Montpellier 2

Résumé de l'étude :

La Direction Générale des Infrastructures de Transport du Ministère du Développement Durable a lancé une étude pilote sur la vulnérabilité des routes face aux séismes. Un outil « SISROUTE » dédié à l'évaluation préliminaire du risque sismique sur les itinéraires routiers est en cours de développement pour répondre à cette problématique. Il inclue les aspects aléa, vulnérabilité, et cartographie des risques. La méthode SISROUTE, une fois validée, permettra d'identifier les principaux points sensibles d'un itinéraire de façon d'une part à hiérarchiser les mesures de renforcement à programmer et d'autre part à anticiper sur la gestion de risque par la définition de scénarios de crise. Le présent travail s'inscrit dans le processus de validation de cette méthode. Il traite plus spécifiquement du phénomène de liquéfaction des sols et s'appuie sur une série de tests consistant à comparer les résultats obtenus d'une part avec la méthode simplifiée Sisroute et d'autre part avec des analyses de sols plus précises menées sur quelques sites spécifiques à l'échelle du territoire Français. Dans le cas de notre étude, ces tests se sont basés d'une part sur une comparaison des seuils de déclenchement du phénomène de liquéfaction sous séisme (en terme d'accélération de déclenchement ou accélération critique) et d'autre part en terme de niveau de criticité du phénomène (sensibilité de l'écart entre l'accélération maximale de calcul et l'accélération critique). L'analyse comparative a été menée selon deux approches différentes : la méthode dite « du facteur de sécurité » FS et la méthode dite de « l'indice de liquéfaction » IL.

Nombre de pages : 14 + annexes

Évaluation préliminaire du risque de liquéfaction des sols sous séisme – Juin 2012 2www.cete-mediterranee.fr


SOMMAIRE

1 CONTEXTE GÉNÉRAL ET OBJECTIFS DE L'ÉTUDE ................................................................. 4 1.1 Tremblements de terre et effets induits .............................................................................................. 4 1.2 Présentation de la méthode Sisroute d'évaluation préliminaire du risque sismique sur les itinéraires routiers ........................................................................................................................................................ 4 1.3 Objectifs de l'étude ............................................................................................................................. 5

2 MÉTHODES DE CARACTÉRISATION DU PHÉNOMÈNE DE LIQUÉFACTION .................... 5 2.1 Description générale du phénomène de liquéfaction des sols ............................................................ 5 2.2 Approche par le facteur de sécurité FS ............................................................................................... 6 2.3 Approche par l'indice de liquéfaction IL ........................................................................................... 7 2.4 Approche simplifiée Sisroute ............................................................................................................. 7

3 COMPARAISON DES SEUILS D'ACCÉLÉRATION CRITIQUE SUR DIFFÉRENTS CAS D'ÉTUDE ..................................................................................................................................................... 9

3.1 Présentation des cas d'étude retenus ................................................................................................... 9 3.2 Approche retenue pour le test de validation ..................................................................................... 10 3.3 Tableau récapitulatif et interprétation des résultats .......................................................................... 10

4 COMPARAISON EN TERME DE QUANTIFICATION DE L'ALÉA .......................................... 11 4.1 Présentation de la démarche ............................................................................................................. 11 4.2 Déclinaison sur les différents cas d'étude ......................................................................................... 12 4.3 Analyse des résultats ........................................................................................................................ 12

5 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES .............................................................................................. 13

6 RÉFÉRENCES ...................................................................................................................................... 13



ÉVALUATION PRÉLIMINAIRE DU RISQUE DE LIQUÉFACTION DES SOLS SOUS SÉISME

TEST DE VALIDATION DE L’APPROCHE SISROUTE EN COURS DE DÉVELOPPEMENT PAR LE CETE MÉDITERRANÉE

1 Contexte général et objectifs de l'étude

1.1 Tremblements de terre et effets induits

Les séismes proviennent de la libération brutale d'une énergie de rupture le long d'une faille en profondeur où les contraintes se sont accumulées progressivement du fait des mouvements tectoniques. Cette énergie se transmet dans les roches sous la forme d'ondes et produit des vibrations à la surface du sol. Le tremblement de terre agit différemment en surface selon l'accélération du sol, la profondeur du foyer, sa magnitude et sa durée. Ses conséquences dépendent également des conditions du site (nature des sol et du relief pouvant conduire à des amplifications du signal en surface). Outre la vibration du sol, généralement représentée par un accélérogramme, le séisme peut également provoquer des effets induits tels que la liquéfaction des sols, des chutes de blocs ou des glissements de terrains.

Mécanisme des séismes et exemple d'accélérogramme

1.2 Présentation de la méthode Sisroute d'évaluation préliminaire du risque sismique sur les itinéraires routiers

La méthode « SISROUTE » vise à évaluer de manière préliminaire et simplifiée le risque sismique sur les itinéraires routiers. Cette méthode, développée au sein du Réseau Scientifique et Technique du Ministère du Développement Durable, inclue les aspects aléa (vibratoire et effets induits), vulnérabilité des structures (ponts, murs de soutènement, tunnels, plateformes routières...) et cartographie des risques. Si certains aspects de la méthode sont d'ores-et-déjà validés (outil Sismoa pour l'analyse simplifiée de la vulnérabilité des ponts), d'autres sont encore en phase de développement (analyse des effets induits, vulnérabilité des murs...).

La méthode SISROUTE, une fois validée, permettra d'identifier les principaux points sensibles d'un itinéraire de façon d'une part à hiérarchiser les mesures de renforcement à programmer et d'autre part à anticiper sur la gestion de risque par la définition de scénarios de crise.



Cartographie des risques sismiques à l'échelle des itinéraires routiers par la méthode « Sisroute »

1.3 Objectifs de l'étude

Le travail réalisé dans le cadre de se stage s'inscrit dans le processus de validation de la méthode SISROUTE, et plus spécifiquement de la prise en compte du phénomène de liquéfaction. Il a été mené au sein de la Division Ouvrages d'Art du Centre d’Études Techniques de l’Équipement (CETE) Méditerranée dans le cadre des activités du Pôle de Compétence et d'Innovation (PCI) « Vulnérabilité des ouvrages de Génie Civil aux aléas sismiques et hydrauliques ».

L'objectif de l'étude consiste à valider la méthode simplifiée Sisroute selon une analyse comparative des résultats par rapport à des études spécifiques plus pointues menées par le Laboratoire Régional d'Aix-en-Provence ou issues de publications scientifiques menées par d'autres organismes.

La comparaison a porté d'une part sur les seuils de déclenchement du phénomène de liquéfaction (en terme d'accélération sismique de déclenchement ou accélération critique) et d'autre part sur le niveau de criticité du phénomène (sensibilité de l'écart entre l'accélération maximale de calcul et l'accélération critique).

2 Méthodes de caractérisation du phénomène de liquéfaction

2.1 Description générale du phénomène de liquéfaction des sols

La liquéfaction est la perte de résistance au cisaillement du sol sous l'effet d'une sollicitation dynamique vibratoire. Ce phénomène apparaît selon des facteurs de prédisposition (dit aggravant) ou permanent. Il touche exclusivement les sols de type sableux, lâches et saturés d'eau.

Lors de séisme violents, le phénomène de liquéfaction peut être à l'origine d'une destructuration complète des sols de surface, qui peut s'accompagner d'une perte de portance des fondations des ouvrages implantés sur ces sites, et conduisant à leur effondrement.



Exemples de dégâts causés par la liquéfaction lors de séismes violents

On identifie généralement les formations susceptibles de se liquéfier en faisant référence à la nature, le type, l'âge des dépôts ainsi qu'au contexte sismique qui renseigne sur la sollicitation du sol dans les couches de surface inférieur à 20 mètres de profondeur. La potentialité de liquéfaction peut être établie, avec plus ou moins de précision, selon une approche quantitative (basée sur des essais mécaniques in situ ou des essais de cisaillement cyclique en laboratoire) ou qualitative (basée sur des critères d'identification selon des normes ou réglementations en vigueur).

Essais de cisaillement cyclique en laboratoire

2.2 Approche par le facteur de sécurité FS

La secousse sismique se traduit par un cisaillement cyclique dans le sol. Le rapport entre la contrainte de cisaillement maximale admissible par le sol τr (évaluée pour un niveau de magnitude donnée) et celle induite dans ce même sol par un séisme de niveau donné (exprimé par l'accélération maximale Amax) est exprimé par le facteur de sécurité, noté FS, selon l'expression ci-dessous :

FS = τr / (0,65 Amax/g . σv0) [1]

où σv0 est la contrainte verticale totale due au poids des terres à la profondeur z considérée, et où l'accélération maximale sollicitante Amax est évaluée à partir de l'accélération maximale au niveau du rocher Agr, multipliée par le coefficient de site géologique S et le cas échéant par un coefficient majorateur représentatif de l'importance stratégique de la structure étudiée (pont , mur, tronçon d'itinéraire...) γI selon l'équation :

Amax = Ag . S = Agr . γI . S [2]

Selon cette première approche, un sol est considéré comme liquéfiable dès lors que FS < 1.En outre, les règlements de calcul imposent par sécurité de vérifier que FS > 1,25.



2.3 Approche par l'indice de liquéfaction IL

Le facteur de sécurité FS défini ci-dessus reflète des caractéristiques de sol très locales et ne représente pas forcément les conséquences de la liquéfaction en surface, qui doivent intégrer plus globalement l'étendue et l'épaisseur des couches de sols liquéfiables au droit d'un site donné. Pour tenter de quantifier l’impact d’une liquéfaction éventuelle de lentilles isolées et peu épaisses en terme de tassements de surface, Iwasaki et al. (1982) ont défini la notion d'indice du potentiel de liquéfaction noté IL. Cette indice exprime le risque de liquéfaction d'un site en considérant le profil de sol dans ses vingt premiers mètres. Il est donné par l'expression ci-dessous, qui traduit l'intégrale du coefficient FS sur la colonne de sol correspondant aux 20 premiers mètres :

[3]

avec : FL = 0 si FS ≥ 1FL = 1 - FS si FS < 1

Ces équations expriment l'indice IL en proportion de l'écart à l'unité des facteurs de sécurité FS < 1, de l'épaisseur de la couche de plus faible et de la proximité de cette couche avec la surface.

Après avoir calculé cet indice dans des sites liquéfié ou non au Japon, Iwasaki et al. ont conclu que les sites où l'indice IL dépasse 15 sont exposés à de graves effets de la liquéfaction des sols, tandis que les sites pour lesquels l'indice IL reste inférieur à 5 environ encourent des effets mineurs.

2.4 Approche simplifiée Sisroute

Dans la méthode Sisroute, l'aléa liquéfaction est caractérisé sur la base du rapport entre l'accélération maximale sollicitante représentative d'un scénario sismique donné (réglementaire, déterministe ou fictif) et une accélération critique Acrit_liq sensée correspondre au seuil de déclenchement du phénomène.

L'accélération maximale Amax est exprimée par l'équation [2] définie plus haut. Néanmoins la notion d'importance étant intégrée par ailleurs par une approche indépendante plus sophistiquée, le coefficient γI

n'est généralement pas intégré à ce stade.

L'accélération critique Acrit_liq (représentative du seuil de déclenchement de la liquéfaction) est quant-à elle déterminée de manière très simplifiée en considérant uniquement la nature et l'age du dépôt, sur la base du tableau défini par Youd et Perkins (1978).



Susceptibilité des dépôts sédimentaires à la liquéfaction en fonction de la nature et de l'âge du dépôt (d'après Youd et Perkins, 1978)

Dans l'approche Sisroute, les susceptibilités très faible, faible, modérée, élevée et très élevées sont forfaitairement associées aux valeurs d'accélération critique suivantes :

– très faible : Acrit_liq = 0,26g = 2,55 m/s²– faible : Acrit_liq = 0,21g = 2,06 m/s²– modérée : Acrit_liq = 0,15g = 1,47 m/s²– élevée : Acrit_liq = 0,12g = 1,18 m/s²– très élevée : Acrit_liq = 0,09g = 0,88 m/s²

L'aléa liquéfaction est alors défini par un indice Aliq, calculé à partir de l'équation suivante :

Aliq = 0,703 ln(Amax/Acrit_liq) + 0,5057 calibrée pour avoir :

– Aliq = 1,0 lorsque Amax est égale à 2 x Acrit_liq,– Aliq = 0,5 lorsque Amax est égale à Acrit_liq,– Aliq = 0,0 lorsque Amax est égale à 0,5 x Acrit_liq.

Selon cette approche simplifiée, on considère que :– Aliq < 0,4 correspond à un aléa a priori faible (liquéfaction peu probable) ;– 0,4 ≤ Aliq < 0,6 correspond à un aléa a priori moyen (liquéfaction possible : étude spécifique

conseillée) ;– 0,6 ≤ Aliq correspond à un aléa appriori fort (risque de liquéfaction avéré : étude

spécifique nécessaire) ;

l'idée étant de disposer d'un outil de pré-analyse très simplifiée basé sur des données facilement accessibles pour établir un dégrossissage en vue d'identifier les zones les plus critiques d'un itinéraire qui doivent faire l'objet d'une analyse plus poussée.



3 Comparaison des seuils d'accélération critique sur différents cas d'étude

3.1 Présentation des cas d'étude retenus

L'étude comparative à été faite sur quatre sites distincts :

– le site du viaduc de Caronte à Martigues, caractérisé par une zone de sismicité modérée (Agr=1,1 m/s²), un coefficient de sol S=1,6 et un coefficient d'importance structurelle γI=1,2, soit Amax=2,11 m/s². Cinq sondages au pénétromètre statique ont été réalisés sur le site par le laboratoire régional d'Aix-en-Provence, dont deux (PS4 et PS5) ont été exploités dans le cadre de cette étude. Les résultats de ces essais in-situ ont conduit à des valeurs de FS comprises entre 0,99 et 5 associées à des indices de liquéfaction IL inférieurs à 0,004. Selon l'approche Sisroute, le sol constitué de colluvions de l'holocène est associé à une susceptibilité de liquéfaction modérée (Acrit_liq = 1,47 m/s²).

Site du viaduc de Caronte à Martigues

– Le site de Mayotte au droit de la station d'épuration de Mamoudzou, où l'accélération maximale considérée pour l'étude est de Amax=2,20 m/s². L'étude menée par le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) sur la base d'un unique sondage au pénétromètre statique conduit à une valeur de FSmin égale à 0,477 associée à un indice de liquéfaction IL égal à 10,6. Selon l'approche Sisroute, le sol constitué de remblais sur les 2,5 premiers mètres et de sables coralliens sur les 2,5 mètres suivants sont associés à une susceptibilité de liquéfaction élevée (Acrit_liq = 1,18 m/s²).

– Le site de la commune de Trinité en Martinique (zone de sismicité élevée) où une étude de microzonage sismique a été menée par le BRGM. Cette étude à conduit notamment à étudier le risque de liquéfaction des sols en 8 points de la zone sur la base d'essais au pénétromètre statique. L'accélération maximale au rocher a été prise égale à Agr=2,55 m/s². Une étude spécifique des effets de site locaux a conduit à retenir des coefficient de sol S=1,5 ou 2,0 selon les points d'étude, soit une accélération maximale comprise entre 3,73 et 5,10 m/s². L'étude menée conduit à des valeurs de FSmin comprises entre 0,19 et 0,48 associées à des indices de liquéfaction IL compris entre 4,58 et 27,2. Selon l'approche Sisroute, l'âge et la nature des dépôts conduisent à des valeurs d'accélération critiques Acrit_liq comprises entre 1,18 m/s² et 2,06 m/s².



Reconnaissances géologiques site de de la commune de Trinité en Martinique

– Le site de la vallée de Grenoble caractérisé par une zone de sismicité moyenne, pour lequel le coefficient de sol n'est pas défini néanmoins les données permettent de déterminer l'accélération maximale Amax= 0,16g soit Amax= 1,57 m/s². L'étude menée dans le cadre du sujet de master de Seyfi, sur la base d'essais in-situ (piézocône CPT) croisés avec des tests de laboratoire (unités tri-axiales cycliques) conduit à des valeurs de FS comprises entre 1 et 5,22 associées à un indice de liquéfaction IL égal à 0. Selon l'approche Sisroute, le sol constitué majoritairement d'alluvions fluviatiles du quaternaire holocène est associé à une susceptibilité de liquéfaction modéré (Acrit_liq

= 1,47 m/s²).

3.2 Approche retenue pour le test de validation

L'approche retenue dans un premier temps pour le test a consisté à comparer l'accélération seuil critique définie forfaitairement dans Sisroute à celle déduite des facteurs de sécurité FS et indices de liquéfaction IL sur chacun des cas d'étude retenus.

Concernant le facteur de sécurité FS, l'équation [1] décrite plus haut permet de considérer en première approche (à niveau de magnitude équivalent) que le facteur de sécurité pour un sol donné est inversement proportionnel à l'accélération maximale sollicitante Amax. Par conséquent, l'accélération critique seuil peut directement être déduite à partir de la valeur minimale du facteur de sécurité FS et en l'égalisant à 1,0 (valeur limite correspondant au seuil de potentiel de liquéfaction d'un sol donné sous une accélération donnée – cf. § 2.2 ) :

FSmin . Amax = 1,0 x Acrit_liq [4]

De la même façon, Acrit_liq peut être déduite de l'indice de liquéfaction IL en faisant varier Amax jusqu'à obtenir une valeur seuil de 5 (cf. § 2.3 ).

3.3 Tableau récapitulatif et interprétation des résultats

Le tableau ci-dessous récapitule les résultats des tests réalisés sur les différents cas d'étude retenus, en terme de comparaison des accélérations seuils critiques.

Les écarts entre les accélérations limites définies forfaitairement dans Sisroute et celles déduites des études plus sophistiquées sont exprimés en terme de différence. Le code couleur est défini par tranches de



0,5 m/s², en considérant qu'un écart inférieur à cette valeur correspond à une plage d'incertitude tout à fait acceptable pour ce niveau d'étude (frontière entre 2 zones de sismicité dans le nouveau zonage sismique national).

Une valeur positive de l'écart traduit une surévaluation (sécuritaire) de l'aléa liquéfaction dans Sisroute tandis qu'une valeur négative en traduit une sous-évaluation (non-sécuritaire).

L'analyse de ce tableau montre que les seuils de liquéfaction définis dans Sisroute sont très proches de ceux issus de l'approche basée sur le coefficient de sécurité FS qui traduit le potentiel de liquéfaction de la couche de sol la plus sensible, indépendamment de son épaisseur par rapport à une colonne de sol donnée, de son étendue ou de sa pente.

Ils sont en revanche sensiblement plus éloignés (dans le sens d'une surévaluation sécuritaire de l'aléa) de ceux déduit de l'approche basée sur l'indice de liquéfaction IL qui permet d'intégrer le facteur de sécurité FS sur une colonne correspondant aux 20 premiers mètres comptés à partir de la surface.

4 Comparaison en terme de quantification de l'aléa

4.1 Présentation de la démarche

Outre la seule comparaison des valeurs d'accélération limite correspondant aux seuils de liquéfaction, il


Référence étude Auteur Zone sismique Analyse par le facteur de sécurité FSS FS min

CETE Méditerranée/LR Aix3 (modérée) 1,1 1,2 1,32 1,6 2,11 0,99 2,09CETE Méditerranée/LR Aix3 (modérée) 1,1 1,2 1,32 1,6 2,11 1,12 2,37

BRGM 3 (modérée) 2,20 0,477 1,05BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,25 0,93

(PS2) Stade Martinique BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 2,0 5,10 0,19 0,97BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,36 1,34BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,20 0,75BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,22 0,82

(PS6) Leader Martinique BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,21 0,78BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,48 1,79

(PS8) Tartane Martinique BRGM 5 (forte) 2,55 1,0 2,55 1,5 3,73 0,19 0,71(CPT) Grenoble valléeUniversité Joseph Fourier 4 (moyenne) 1,57 1 1,57

Acc. de réf au rocher Coeff Importance Acc de calcul Coeff de sol Acc maxia

gr (m/s²) γ

Ia

g (m/s²) a

max (m/s²) a

crit min /FS=1 (m/s²)

(PS4) Viaduc Caronte(PS5) Viaduc CaronteMamoudzou Mayotte(PS1) Rue Gambetta Martinique

(PS3) Rue Nieger Martinique(PS4) Ch Pipiris Martinique(PS5) Port Cosmy Martinique

(PS7 ) Ecole de Pêche Martinique

Référence étude Analyse par l'indice de liquéfaction ComparaisonsNature du dépôt Age du dépôt

0,004 4,35 Colluvions holocène 1,47 0,6 2,94,7 4,690 Colluvions holocène 1,47 0,9 3,2

0,000 3,65 <500 ans 2,06 -1,0 1,625,4 1,41 Colluvions holocène 1,47 -0,5 -0,1

(PS2) Stade Martinique 4,58 5,67 <500 ans 1,18 -0,2 4,519,3 1,96 Colluvions holocène 1,47 -0,1 0,58,9 1,630 plaine alluviale <500 ans 1,18 -0,4 0,518,7 1,908 plaine alluviale <500 ans 1,18 -0,4 0,7 Code couleur

(PS6) Leader Martinique 7,25 2,4 Colluvions holocène 1,47 -0,7 0,9 0 – 0,56,7 3,186 plaine alluviale holocène 1,47 0,3 1,7 0,5 – 1,0

(PS8) Tartane Martinique 27,2 1,438 plaine alluviale holocène 1,47 -0,8 -0,03 1,0 – 1,5(CPT) Grenoble vallée 0,0 2,31 plaine alluviale holocène 1,47 0,1 0,8 > 1,5

Analyse SisrouteIL

acrit

/IL=5 (m/s²) a

crit Sisroute (m/s²) acrit( Fs) - acrit(sisroute)acrit (iL) – acrit (sisroute)

(PS4) Viaduc Caronte(PS5) Viaduc CaronteMamoudzou Mayotte remblai compacté(PS1) Rue Gambetta Martinique

remblai non compacté(PS3) Rue Nieger Martinique(PS4) Ch Pipiris Martinique(PS5) Port Cosmy Martinique

(PS7 ) Ecole de Pêche Martinique


paraît indispensable d'analyser les résultats en terme conclusions par rapport au potentiel de liquéfaction d'un site donné et les conséquences de cette liquéfaction vis-à-vis du risque de destructuration des sols de surface et le cas échéant d'effondrement des structures qu'ils supportent.

Dans cet esprit, trois plages de valeurs ont été définies pour chacune des 3 approches en fonction du rapport Amax/Acrit_liq.

Les résultats pour un cas d'étude donné peuvent alors être représenté en parallèle sur ces trois plages et directement comparés en terme de conclusion de l'analyse du risque de liquéfaction :

4.2 Déclinaison sur les différents cas d'étude

Parmi les quatre sites retenus (le Viaduc de Caronte à Martigues, Mamoudzou à Mayotte, la commune de Trinité en Martinique, la vallée de Grenoble), ces plages d'aléa ont été déterminées et représentées à chaque étude menée. Pour une meilleure visibilité de ces plages, l'ensemble de ces résultats a été regroupé en annexes : tableur Calc les plages d'aléas.

4.3 Analyse des résultats

L'analyse des conclusions issues des trois approches sur la base des trois plages de valeurs définies ci-dessus confirme la tendance observée à partir de la comparaison des seules valeurs de seuils critiques, à savoir :

– l'approche Sisroute semble relativement cohérente avec l'approche basée sur le coefficient de sécurité FS relatif à la couche de sol la plus sensible ;

– Dans la plupart des cas, l'approche Sisroute surévalue de manière sécuritaire l'aléa par rapport à l'approche basée sur l'indice de liquéfaction IL, plus représentative du risque de liquéfaction à l'échelle de la colonne entière de sol.

Dans la moitié des cas, la méthode Sisroute se situe entre les approches FS et IL (6 cas /12). Parfois, elle s'avère plus pessimiste que les deux autres (4 cas /12). Dans 2 cas, elle s'avère en revanche légèrement


2,11

méthode FS1,47 2,09 4,351,44 1,01 0,49

Valeur indice 0,76 0,99 0,004

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40

0,02 0,09 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,39 0,43 0,47 0,51 0,54 0,57 0,60 0,63 0,66 0,69 0,72 0,74Aléa faible – Liquéfaction peu probable Aléa moyen – Liquéfaction possible Aléa fort – Risque de liquéfaction avéré

FS 2,00 1,82 1,67 1,54 1,43 1,33 1,25 1,18 1,11 1,05 1,00 0,95 0,91 0,87 0,83 0,80 0,77 0,74 0,71Risque de liquéfaction écarté Marge sécurité règlementaire Liquéfaction quasi-certaine de certaines couches

0,02 0,10 0,26 0,51 0,75 1,12 1,64 2,11 2,52 2,89 5,04 8,25 11,17 13,84 16,28 18,53 20,60 22,52 24,30liquéfaction peu probable - Effets mineurs Liquéfaction probable- Effets incertains Liquéfaction – Effets graves

Sens sens positif sens positif

(PS4) Viaduc de Carontea

max (m/s²) =

Sisroute IL

acrit

(m/s²)a

max / a

crit

amax

/ acrit

A Sisroute

IL

par rapport à Sisroute


moins pessimiste, mais sans que cela n'impacte les conclusions de l'analyse (liquéfaction jugée quasi-certaine par les trois approches).

5 Conclusions et perspectives

L'objectif du travail réalisé dans le cadre de se stage a consisté à tester la prise en compte de l'aléa liquéfaction dans la méthode simplifiée Sisroute d'évaluation préliminaire du risque sismique sur les itinéraires routiers.

L'analyse comparative menée sur quatre sites spécifiques où des méthodes plus pointues ont été menées conduit aux conclusions suivantes :

– l'approche Sisroute semble traduire le coefficient de sécurité relatif à la couche de sol la plus sensible ;

– Elle semble en revanche surévaluer de manière assez sécuritaire l'aléa liquéfaction à l'échelle de la colonne entière de sol, plus représentative des conséquences de la liquéfaction sur un site donné et vis-à-vis des structures qui y sont implantées, en particulier lorsque la couche de sol la plus sensible vis-à-vis du phénomène de liquéfaction n'est pas suffisamment étendue ou représentative de l'intégralité du site.

Sur la base de ces conclusions, un raffinement de la méthode pourrait être proposé qui consisterait à abaisser forfaitairement dans la méthode Sisroute l'indice Aliq représentatif de l'aléa liquéfaction dans les cas suivants :

– pour les épaisseurs de couches liquéfiables très faibles– sur les sites correspondant à des pentes de terrain inférieures à une certaine valeur (phénomène de

« lateral spreading » écarté).Ces éléments d'analyse supplémentaires, non disponibles à partir des cartes accessibles via les sites Géoportail et Infoterre, devraient être établis sur la base d'une expertise géotechnique s'appuyant sur une connaissance approfondie du site d'étude.

Par ailleurs, il convient de rappeler que la présente étude n'a porté que sur le seul aspect relatif à l'aléa liquéfaction. L'analyse plus globale des risques sismiques à l'échelle d'un itinéraire nécessitera également des tester et valider d'autres aspects, en particulier :

– la vulnérabilité des structures (remblais routiers, murs de soutènement...) à croiser avec l'aléa pour obtenir l'indice de risque (la vulnérabilité des ponts en fonction de type et de la profondeur des fondations est quant-à elle déjà considérée comme validée);

– les indices d'aléas et de vulnérabilités vis-à-vis des autres phénomènes potentiellement induits par les séismes : chutes de blocs et glissements de terrain.

6 Références

Iwasaki, J., Tokida, K. Tatsuoka, F., Watanabe, S., Yasuda, S. and Sato H. (1982)Microzonation for soil liquefaction potential using simplified method.Proc. 3rd Int. Conf. on Microzonation, Vol. 3, pp. 1119–1330.

Youd T.L., Perkins D.M. (1978)Mapping liquefaction-induced ground failure potential.J. Soil Mech. and Found. Div., ASCE, vol. 104, n° 4, pp. 433-446.



Texte règlementaire : Ministère de l'écologie du développement durable, des transport et du logement Décrets n°2010-1255 du 22 octobre 2010 relatifs à la prévention du risque sismique et au nouveau zonage sismique français. Les études :

CETE Méditerranée, (Mars 2007) SISROUTE, Scénarii d'évènements sismiques sur un itinéraire routier défini : l'exemple de la RD6202 (anciennement RN202) entre Nice et Puget-Théniers, 29 pages

CETE Méditerranée, Laboratoire Régional des Ponts et des Chaussées d’Aix-en-Provence, (septembre 2009), Rapport géotechnique de liquéfaction du Viaduc de Caronte

Viaduc de Caronte Etude du risque de liquéfaction, 359 pages

BRGM, Bureau de Recherches Géologiques et Minières (décembre 2006)Mamoudzou (Mayotte) Analyse du potentiel de liquéfaction au droit du projet d'extension de la station d'épuration du Baobab, 29 pages

BRGM, Bureau de Recherches Géologiques et Minières (janvier 2010)Microzonage sismique de la commune de Trinité (Martinique), 413 pages

Alperen Seyfi, Université Joseph Fourier, Science Technologie et Santé Grenoble Alpes (2007)Liquefaction Analysis in Grenoble Basin by In Situ and Laboratory Tests, Draft of Master Dissertation Msc in Engineering Seismology 50 pages


EVALUATION PRELIMINAIRE DU RISQUE Méditerranée DE ......EN COURS DE DÉVELOPPEMENT PAR LE CETE...

Documents

Transcript of EVALUATION PRELIMINAIRE DU RISQUE Méditerranée DE ......EN COURS DE DÉVELOPPEMENT PAR LE CETE...