Dans cette étude de microzonage sismique, des essais d’analyse spectrale des ondes de surface (SASW) ont été exécutés dans quarante sites de la ville des Cayes, située à 154 km de Port-au-Prince à Haïti. Le système d’acquisition des données in situ est composé de trois géophones L4C de Marc Product, d’un analyseur HP6567 et des sources d’impact constituées d’un marteau de 12 lb (5,45 kg) et d’une masse de 88,2 lb (40 kg) tombant d’une hauteur de chute pouvant aller jusqu’à 2,50 m. Les signaux collectés sont traités à l’aide d’une méthode d’inversion simplifiée (SIM). Cette technique, évaluée à partir des simulations, fournit des profils de vitesse des ondes de cisaillement avec une bonne précision. Ainsi, quarante profils de vitesse ont été établis, au cours de ces travaux, au moyen de la SIM. À-côté des essais SASW, des études géotechniques constituées d’essais SPT, de pénétromètre dynamique (PD) et de MASW ont été compilées pour la caractérisation des sols de la ville des Cayes. Ces mesures ont été exécutées dans la région plaine à des profondeurs d’investigation atteignant 10 à 30 m. Des corrélations de la littérature, entre SPT et PD et entre SPT et V[indice inférieur s] ont permis d’établir des profils de vitesse des ondes de cisaillement. Les profils obtenus par corrélations et ceux évalués directement par SASW sont en accord dans les sites proches considérés. Ce constat prouve que les profils de vitesse obtenus par SASW correspondent à la rigidité réelle du sol. La catégorisation des sols, sur la base du paramètre V[indice inférieur s30], indique deux classes de sol dominantes dans la ville des Cayes. Il s’agit des sols de classe C, en région montagneuse, et des sols de classe D en plaine. Dans certaines zones très altérées et friables des faciès montagneux du miocène moyen, le sol est de catégorie D. Dans certains espaces marécageux et proches des côtes, la catégorie E peut être obtenue en plaine. La prise en compte des effets de site a été envisagée au moyen des facteurs d’amplification fixés pour différentes catégories de sol et pour des accélérations spectrales telles que définies par l’analyse d’aléa sismique probabiliste suivant les données de l’USGS. Les spectres d’accélération à la surface, établis dans les diverses zones, indiquent de forts mouvements pour des structures de moins de 0,5 s, représentant la majorité des structures des Cayes. Le centre-ville, se trouvant au plus faible niveau d’aléa sismique, présente des accélérations spectrales allant de 0,897 g à 1,127 g pour les bâtiments de périodes inférieures à 0,5 s. D’autres essais SASW, munis d’une source d’impact plus énergétique, devraient être effectués dans les plaines pour atteindre le rocher. Au voisinage des lacs, au nord des Cayes, d’autres mesures devraient, également, être exécutées pour confirmer la classe D ou C du sol. De plus, d’autres tests comme les rapports H/V et SPT, CPT peuvent s’avérer aussi nécessaires pour une plus grande définition des dépôts meubles caractérisant les Cayes. Ils permettront de réaliser une estimation plus précise du mouvement à la surface, de réaliser des analyses dynamiques et de préciser éventuellement, la catégorie F du sol en zone côtière ou marécageuse.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du programme de recherche européen SESAME (Site EffetcS using AMbient Excitations) dont l'objectif est de définir les limites et les possibilités de la méthode H/V basée sur le bruit de fond sismique. Située en amont de ce programme, cette thèse a pour objectif de déterminer la nature du bruit de fond sismique afin de mieux comprendre les principes et le domaine de validité de la méthode H/V. Par une double approche (numérique et expérimentale) nous apporterons des réponses aux questions suivantes : qu'est ce que le bruit de fond ? Quelle est son origine ? Quelle est sa nature ? De quelles ondes est-il composé ? Ondes de volume, ondes de surface ? Nous montrons que les réponses à ces questions ne sont pas univoques, la composition physique du champ d'ondes du bruit de fond sismique, et donc l'origine du pic H/V, est influencée 1) par les caractéristiques du sol (notamment par la valeur du contraste d'impédance entre les sédiments et le rocher) ; 2) par la localisation spatiale des sources de bruit. Un des résultats importants de cette thèse est que, quelle que soit l'origine du pic H/V (ellipticité des ondes de Rayleigh, phase d'Airy des ondes de Love, ou résonance des ondes S), la fréquence du pic observé sur les courbes H/V donne une estimation correcte de la fréquence de résonance d'une structure sédimentaire 1D. En revanche, nous montrons les limites de la méthode pour estimer la valeur d'amplification d'un site.

Dans cette étude de microzonage sismique, des essais d’analyse spectrale des ondes de surface (SASW) ont été exécutés dans quarante sites de la ville des Cayes, située à 154 km de Port-au-Prince à Haïti. Le système d’acquisition des données in situ est composé de trois géophones L4C de Marc Product, d’un analyseur HP6567 et des sources d’impact constituées d’un marteau de 12 lb (5,45 kg) et d’une masse de 88,2 lb (40 kg) tombant d’une hauteur de chute pouvant aller jusqu’à 2,50 m. Les signaux collectés sont traités à l’aide d’une méthode d’inversion simplifiée (SIM). Cette technique, évaluée à partir des simulations, fournit des profils de vitesse des ondes de cisaillement avec une bonne précision. Ainsi, quarante profils de vitesse ont été établis, au cours de ces travaux, au moyen de la SIM. À-côté des essais SASW, des études géotechniques constituées d’essais SPT, de pénétromètre dynamique (PD) et de MASW ont été compilées pour la caractérisation des sols de la ville des Cayes. Ces mesures ont été exécutées dans la région plaine à des profondeurs d’investigation atteignant 10 à 30 m. Des corrélations de la littérature, entre SPT et PD et entre SPT et V[indice inférieur s] ont permis d’établir des profils de vitesse des ondes de cisaillement. Les profils obtenus par corrélations et ceux évalués directement par SASW sont en accord dans les sites proches considérés. Ce constat prouve que les profils de vitesse obtenus par SASW correspondent à la rigidité réelle du sol. La catégorisation des sols, sur la base du paramètre V[indice inférieur s30], indique deux classes de sol dominantes dans la ville des Cayes. Il s’agit des sols de classe C, en région montagneuse, et des sols de classe D en plaine. Dans certaines zones très altérées et friables des faciès montagneux du miocène moyen, le sol est de catégorie D. Dans certains espaces marécageux et proches des côtes, la catégorie E peut être obtenue en plaine. La prise en compte des effets de site a été envisagée au moyen des facteurs d’amplification fixés pour différentes catégories de sol et pour des accélérations spectrales telles que définies par l’analyse d’aléa sismique probabiliste suivant les données de l’USGS. Les spectres d’accélération à la surface, établis dans les diverses zones, indiquent de forts mouvements pour des structures de moins de 0,5 s, représentant la majorité des structures des Cayes. Le centre-ville, se trouvant au plus faible niveau d’aléa sismique, présente des accélérations spectrales allant de 0,897 g à 1,127 g pour les bâtiments de périodes inférieures à 0,5 s. D’autres essais SASW, munis d’une source d’impact plus énergétique, devraient être effectués dans les plaines pour atteindre le rocher. Au voisinage des lacs, au nord des Cayes, d’autres mesures devraient, également, être exécutées pour confirmer la classe D ou C du sol. De plus, d’autres tests comme les rapports H/V et SPT, CPT peuvent s’avérer aussi nécessaires pour une plus grande définition des dépôts meubles caractérisant les Cayes. Ils permettront de réaliser une estimation plus précise du mouvement à la surface, de réaliser des analyses dynamiques et de préciser éventuellement, la catégorie F du sol en zone côtière ou marécageuse.

Cette étude, réalisée à l'initiative du gouvernement monégasque, a pour objectif une meilleure connaissance du risque sismique en Principauté de Monaco. Elle utilise les techniques de la géomatique, de l'analyse microstructurale, de la sismotectonique, du microzonage et exploite les archives monégasques sur les effets du séisme Ligure de 1887.<br />L'analyse géomatique de la déformation révèle l'importance des accidents N100-110°E dans la structuration de l'arc de Nice, dont le rôle était jusqu'alors insuffisamment pris en compte dans les modèles sismotectoniques régionaux.<br />Le calcul de l'état de contrainte et l'analyse des champs de déformation ont mis en évidence un changement récent de la dynamique du sud des Alpes maritimes franco-italiennes. Elles paraissent désormais en extension suivant une direction ENE-OSO alors qu'elles étaient en raccourcissement subméridien depuis le Paléogène.<br />Les paramètres du séisme de référence à prendre en compte à Monaco pour l'application de la réglementation parasismique ont été affinés et les résultats du microzonage précisés. L'analyse des archives monégasques a permis de définir, sur Monaco, une intensité macrosismique de 6 EMS-98 pour le séisme ligure de 1887 et a mis en évidence la vulnérabilité du bâti ancien.<br />Cette mise à jour de l'état de la connaissance de l'aléa sismique en Principauté ouvre des pistes nouvelles pour une meilleure prise en compte du risque sismique en Principauté de Monaco.

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.

Les conditions locales de sol sont un des facteurs influençant le mouvement du sol lors d'un séisme. Cette thèse se propose de déterminer l'effet de ces conditions locales dans le cas de topographies et de vallées sédimentaires. Nous avons ainsi utilisé trois jeux de données acquis dans des contextes différents, que nous avons analysé par des méthodes expérimentales : les rapports spectraux par rapport à une station de référence, les rapports spectraux entre les composantes horizontales et verticales calculés sur des enregistrements sismiques et sur le bruit de fond. Nous avons aussi utilisé la méthode de fonctions de Green empiriques pour simuler le mouvement du sol lors d'un séisme majeur ainsi que des méthodes numériques pour calculer les fonctions de transfert des sites et les comparer aux résultats expérimentaux. Nous avons traité d 'une part les effets d'une topographie de grandes dimensions sur les mouvements sismiques, à partir d'une expérience qui s'est déroulée à Corinthe en 1993. Cette étude a montré que l'effet de topogra phies lisses et cylindriques sur le mouvement du sol est faible et que les fortes amplifications qui peuvent être constatées sont dues à des hétérogénéités de la géologie. D'autre part nous avons étudié les effets d 'une couche sédimentaire à partir de deux expériences à Grenoble en i995 et à Annecy en 1906. L'expérience de Grenoble a montré que le mouvement du sol dans la vallée est amplifié sur une bande de fréquence de 0.5Hz à 5Hz avec des amplifications de 10. L'étude fine de microzonage a pu mettre en évidence une variation de la fréquence de résonance avec l'emplacement de la station. La simulation de mouvements forts a montré que des séismes de magnitude 6.4 à des distances supérieures à 80km pouvaient amener des accélérations de l'ordre de 5% de g. L'étude à Annecy, suite au séisme d 'Epagny du 15 juillet 1996, a montré une corrélation entre les résultats des méthodes expérimentales et les dégats observés lors du choc principal.

L'objectif de ce travail est de proposer des méthodes simples d'estimation du mouvement sismique, applicables facilement, particulièrement dans le cas de milieux urbains. Ce sont, en effet, les grandes agglomérations qui sont souvent le siège de dégât, catastrophiques, et il est donc nécessaire de pouvoir fournir des techniques faciles à mettre en oeuvre pour l'étude du mouvement sismique auquel les structures construites doivent résister. Dans la première partie, nous étudierons une méthode d'estimation des effets de site liés à la géologie locale, basée sur le calcul du rapport spectral entre composantes horizontales et verticale (rapport H/V), sur des enregistrements de bruit de fond. Nous avons, dans un premier temps, réalisé une étude par simulation numérique permettant de mettre en évidence certains des paramètres qui contrôlent l'utilisation de cette méthode. ainsi que ses limites de validité. Une comparaison avec d'autres techniques classiques d'estimation des effets de site met en évidence les possibilités et les inconvénients de chacune d'elles, dans le cadre d'une grande ville. La deuxième partie de ce travail concerne la simulation de mouvements forts, avec pour objectifs les points suivants : fournir une méthode également applicable en milieux urbains, être en mesure de produire des simulations en champ proche, réduire la complexité et le temps de calcul nécessaires à la simulation, pouvoir effectuer des simulations a priori en des sites où aucun mouvement fort n'a encore été enregistré. Pour essayer de satisfaire ces objectifs nous proposons I'utilisation d'une technique basée sur le principe de la méthode des fonctions de Green empiriques. Nous utilisons ici des fonctions de Green théoriques, l' enregistrement de petits séismes étant très difficile en zone urbaine. Le séisme cible est défini par un nombre de paramètres relativement réduit : son moment sismique ainsi que la taille et l'orientation du plan de faille.