Limites théoriques et expérimentales de l'interprétation de la dispersion des ondes de Rayleigh : apport de la modélisation numérique et physique

par Ludovic Bodet

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Philippe Côte et de Odile Abraham.

Soutenue en 2005

à Nantes .


  • Résumé

    Résumé : L'évaluation des propriétés de cisaillement des sols et des matériaux est primordiale pour le développement des sites et ouvrages urbains et péri-urbains. L'inversion de la dispersion des ondes de surface, actuellement en plein essor, rend possible l'estimation en profondeur des vitesses de cisaillement d'un milieu, à partir d'une source et d'une collection de capteurs. C'est une méthode à caractère non destructif et simple en terme de mise en oeuvre et d'interprétation, en particulier lorsque les milieux explorés peuvent être localement supposés unidimensionnels (1D). Cette hypothèse n'est cependant que rarement valide à cause du caractère hétérogène des milieux naturels. De plus, même lorsque l'hypothèse 1D est acceptable, la dispersion observée expérimentalement sous-estime presque systématiquement la vitesse des ondes de surface à basse fréquence, et la résolution est faible. La longueur du dispositif d'acquisition est proposée en tant que facteur de ces anomalies basse fréquence. A partir d'études numériques et de modélisations physiques, ce travail établit - et dans certains cas confirme - plusieurs " règles à suivre " en termes de profondeur d'investigation, de résolution et de limitations de cette méthode de prospection. Les résultats numériques et expérimentaux montrent qu'à partir d'une source active et d'un dispositif linéaire, la longueur d'onde maximale mesurable pour l'évaluation de la vitesse de phase des ondes de Rayleigh est de l'ordre de 40-50% de la longueur du dispositif. D'autre part, ces études rendent compte d'un biais sur la mesure de la dispersion, systématiquement généré par un pendage des couches superficielles du milieu exploré. L'inversion de données expérimentales montre que l'utilisation d'un dispositif sismique classique autorise une profondeur d'investigation maximum correspondant à 20-25% de sa longueur. Il est également confirmé que la prédominance d'un mode supérieur, par exemple due à une couche rigide proche de la surface, interdit l'utilisation de méthodes classiques d'inversion. Les modèles physiques montrent enfin que le pendage d'une couche, même très faible, biaise l'inversion des ondes de surface de telle sorte que sans information a priori sérieuse, la géométrie du modèle estimé dépends de la position du tir. Même si l'inversion est a priori contrainte correctement, une sous-estimation de 25% de la vitesse de cisaillement du milieu en profondeur persiste.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p. 139-147

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005 NANT 2145
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