Apport des enregistrements de séismes et de bruit de fond pour l'évaluation site-spécifique de l'aléa sismique en zone de sismicité faible à modérée

Les effets de site peuvent augmenter fortement la duree et l’amplitude des sollicitations sismiques imposees aux structures. Les effets de site 2D-3D induisent des amplifications sur une large bande de frequence qui ne peuvent pas etre simulees numeriquement jusqu’a haute frequence (>2-4 Hz) du fait de la limite de resolution des connaissances geologiques, geophysiques et/ou geotechniques du sous-sol. Les evaluations empiriques des effets de site sont donc indispensables pour pouvoir observer ce phenomene complexe de facon fiable jusqu’a haute frequence. De telles evaluations necessitent l'enregistrement de bonne qualite de nombreux seismes ce qui rend leur obtention rapide difficile dans les regions faiblement actives.Ce travail presente une analyse comparative de ces evaluations empiriques sur deux sites tres differents, l’un en contexte sismique modere (Provence, France) et l’autre en contexte tres actif (Cephalonie, Grece). Sur le site provencal, 500 seismes ont pu etre enregistres en l’espace de 2½ ans grâce a l’utilisation de velocimetres. Une mesure du parametre d’attenuation de site k_0 a ainsi pu etre realisee via l’analyse des spectres en acceleration (k_(0_AS)) et en deplacement (k_(0_DS)). La mesure de k_0 n’est relativement fiable que sur les sites au rocher du fait des amplifications de site au sediment. La methode des rapports spectraux sismique (SSR) permet l’evaluation des effets de site relatif a partir des nombreux enregistrements de mouvement faible. Les resultats montrent une forte variabilite epistemique attribuable a l’eclairage induit par la position de la source sismique vis-a-vis du bassin. Ainsi, une estimation fiable de la reponse des sites est possible a partir de quelques evenements seulement dans le cas 1D, mais necessite un nombre beaucoup plus important de seismes repartis de facon homogene autour du site dans les cas 2D-3D. Les resultats SSR moyens sont ensuite compares a ceux issus des methodes utilisant le bruit ambiant. Conformement aux attentes, la methode des rapports spectraux H/V (HVSR) ne permet que de caracteriser la frequence fondamentale pour certains sites. A l’inverse, la methode SSR appliquee au bruit ambiant (SSRn) montre des resultats tres comparables a ceux de la methode SSR jusqu’a haute frequence a la condition que le site de reference soit pris dans le bassin sedimentaire. Les approches par correlation de bruit (coherence et ANIRF) revelent qu’une estimation de la fonction de transfert relative a un site de reference au rocher est possible au moins jusqu’a basse frequence (<4 Hz). L’utilisation du bruit ambiant permet ainsi d’envisager l’evaluation rapide de la reponse des sites et de sa variabilite spatiale (microzonage), meme lorsque la sismicite est faible. Partout, les methodes empiriques d’evaluation des effets de site apportent un complement essentiel aux approches numeriques qui reste indispensables.Ces resultats permettent de proposer une methodologie d’evaluation de l’alea sismique site-specifique qui se decompose en trois etapes principales : (i) ajustement des equations de predictions de mouvement du sol (GMPEs) sur le site de reference au rocher au moyen, entre autres, de k_(0_DS) ; (ii) evaluation empirique fiable de la reponse d’au moins un site dans le bassin relativement au site de reference (pour lequel les GMPEs ont ete ajustees) par la methode SSR; (iii) realisation de cette evaluation a partir de l’ANIRF dans les regions les moins actives sismiquement et/ou extension a toute la zone d’etude a partir du SSRn. Cette methodologie permet d’envisager une bien meilleure prise en compte des effets de site (en particulier 2D-3D) et une reduction importante des incertitudes dans les evaluations de l’alea sismique specifique a un site. Elle necessite simplement l’enregistrement simultane de seismes sur au moins deux sites equipe de velocimetres sensibles, et la realisation de campagnes de mesure temporaire du bruit ambiant, si necessaire.