Effets de l'hétérogénéité des failles sur la dynamique de la rupture : étude numérique et expérimentale

par Soumaya Latour

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers

Sous la direction de Michel Campillo et de Christophe Voisin.

Soutenue le 22-11-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (laboratoire) .

Le président du jury était Fabrice Cotton.

Le jury était composé de Michel Campillo, Christophe Voisin, Stefan Catheline, Raul Madariaga, Hideo Aochi.

Les rapporteurs étaient Stefan Nielsen, Mickael Tanter.


  • Résumé

    La dynamique de la rupture sismique peut être fortement dépendante des hétérogénéités des failles, qui se traduisent par des hétérogénéités de ses propriétés de friction. Nous abordons cette problématique de manière numérique et expérimentale. Dans l'étude numérique, nous étudions l'effet des hétérogénéités de petite échelle sur des modèles 3D de rupture dynamique. Nous proposons une méthode d'homogénéisation par l'utilisation de lois de friction effectives qui permettent de reproduire les effets dynamiques des hétérogénéités de petite échelle sur la phase d'initiation de la rupture mais aussi, dans des modèles simples, sur la phase de propagation. Nous proposons ensuite une technique expérimentale innovante pour l'étude de la dynamique des ruptures en laboratoire: un dispositif d'imagerie par interférométrie des tavelures ultrasonores est couplé à une expérience de friction classique et permet de visualiser la propagation des ruptures sur l'interface de friction, ainsi que le champ d'onde émis à l'intérieur du matériau. Nous présentons les premiers résultats expérimentaux puis nous utilisons cette expérience pour étudier l'effet des hétérogénéités de la surface de friction sur la dynamique des ruptures.

  • Titre traduit

    Effects of heterogeneity on rupture dynamics : a numerical and experimantal study


  • Résumé

    Seismic rupture dynamics can be highly dependent on the heterogeneity of faults, modelised by heterogeneity of the friction properties. We address this issue both numericaly and experimentaly. In the numerical study, we study the effects of small scale heterogeneity in 3D dynamic rupture modeling. We develop an homogenizing technique that allows to reproduce the effects of small scale hetereogeneity during the initiation phase, and for simple examples, during the propagation phase of the rupture. We then present a new experimental technique for laboratory study of rupture propagation. By coupling a classical friction experiment with an imaging technique by ultrafast ultrasonic speckle interferometry, we can observe the propagation of the rupture at the friction interface and the full-wave field emited in the bulk. We present the first experimental results and then use this apparatus to study the effect of heterogeneity on dynamic rupture propagation.


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