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Bâtiments de Port-au-Prince détruits lors du séisme qui a ravagé Haïti en janvier 2010 (2010). © BRGM - Jean-Marc Mompelat

Cartographie automatique des classes de sol à l’échelle régionale

01.07.2011
Réalisée par le BRGM, la cartographie automatique simplifiée des classes de sol à l’échelle régionale vise à caractériser les couches meubles responsables des amplifications locales du mouvement sismique.

Contexte de réalisation

Les règles parasismiques publiées en octobre 2010 en France sont basées sur les classes de sol définies dans les règles européennes Eurocode 8 (EC8). Ces classes de sol sont basées sur le profil stratigraphique et les paramètres physiques suivants : Vs,30 (vitesse moyenne des ondes S dans les 30 premiers mètres), NSPT (nombre de coups pour un enfoncement de 30 cm au pénétromètre statique) et Cu (cohésion non drainée). Les paramètres les plus utilisés pour caractériser les sols sont la nature et l’épaisseur des couches meubles ainsi que la vitesse des ondes S dans ces couches.

Dans ce contexte, il apparaît nécessaire de pouvoir cartographier les couches meubles responsables des amplifications locales (effets de site) du mouvement sismique, afin de classifier simplement les sols à l’échelle régionale. Ces informations pourraient servir notamment aux communes exposées à un aléa sismique faible à modéré, donc a priori non concernées par un microzonage de niveau B ou C, mais nécessitant néanmoins une prise en compte de la règlementation parasismique. Elles pourraient également être utilisées dans le cadre de scénarios sismiques, ou toute autre étude nécessitant une cartographie simplifiée des effets de site.

 

Classification automatique des sols EC8 sur SRTM-3 par la méthode de Allen et Wald (exemple Haut-Rhin)

Objectif

L’objectif de cette étude était de tester une méthodologie de cartographie automatique simplifiée des classes de sol d’après une adaptation au contexte français (métropole) des travaux de Wald et Allen (2007) réalisés aux Etats-Unis.

Programme des travaux

En premier lieu, une base de données de mesures directes ou indirectes de vitesses moyennes des ondes de cisaillement dans les 30 premiers mètres de sol a été constituée pour le territoire métropolitain. Ces données ont ensuite été utilisées pour tenter d’établir des corrélations entre un paramètre morphométrique (pente, openness) et les classes de sol qui sont maintenant réglementaires en France (classes de sols issues des Eurocode 8).

Dans un deuxième temps, des routines ont été développées afin de réaliser de façon automatique une cartographie des classes de sol selon la vitesse moyenne estimée pour les 30 premiers mètres de sol (Vs,30). Enfin, des tests ont été réalisés sur 4 zones pilotes (2 communes : Mulhouse et Lourdes et deux départements : Haut-Rhin et Bouches-du-Rhône) afin de vérifier la pertinence des résultats obtenus à l’aide de l’outil développé.

Résultats obtenus

Il s’est révélé impossible de corréler les données françaises de Vs,30 (métropole) avec les deux paramètres morphométriques testés : pente et openness. Ainsi, les corrélations établies par Wald et Allen ont été utilisées pour établir les routines de calcul, pour différents Modèle Numérique de Surface (MNS) : ASTER-GDEM, SRTM-3, SRTM-30plus. 3 Les résultats obtenus pour les 4 zones pilotes en utilisant les corrélations établies par Wald et Allen pour un contexte de sismicité « actif » sont assez variables : pour la même zone, les résultats peuvent être plus ou moins convaincants selon le MNS utilisé.

La méthodologie proposée par Wald et Allen et programmée dans le cadre de cette étude peut cependant permettre de classer correctement les sols (selon les classes proposées par les EC8) pour certaines zones et pour peu qu’on choisisse le MNS le plus adapté. Tous les phénomènes physiques en jeu ne sont cependant pas totalement connus et cette méthodologie ressemble encore assez à une « boîte noire » qu’il convient de manier avec précaution. La méthodologie est adaptée pour des études globales à une grande échelle et/ou pour des zones pour lesquelles on ne dispose d’aucune donnée, mais, pour des études fines et/ou locales, il est préférable de réaliser des investigations détaillées pour établir un zonage des classes de sol plutôt que d’utiliser ce type de méthodologie.

Cette méthodologie étant prometteuse et également de plus en plus utilisée dans le monde de la sismologie appliquée, différentes possibilités d’approfondissement sont proposées : nécessité de compiler plus de données de Vs,30 et uniformiser le processus de calcul de ce Vs,30 pour améliorer les corrélations, prendre en compte les contextes sismotectoniques dans ces corrélations et adapter les seuils de pente en conséquence, adaptation des seuils de pente en fonction du MNS utilisé, définition d’autres paramètres ou des combinaisons de paramètres morphométriques.

Partenaire

MEDDE

RAPPORT PUBLIC

  • BRGM/RP-58853-FR - "Cartographie automatique des classes de sol à l'échelle régionale à partir d'un modèle numérique de terrain ou de surface. Rapport final" - Télécharger le rapport
BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34