Characterization of site effects in the Ulaanbaatar Basin

par Odonbaatar Chimed

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Luis Rivera et de Antoine Schlupp.

Soutenue en 2011

à Strasbourg .

  • Titre traduit

    Caractérisation des effets de sites dans le bassin d’Oulan Bator


  • Résumé

    Les principales failles actives près de la capitale de la Mongolie, Ulaanbaatar avec environ 1. 2 M d’habitants, sont à moins de 20 km et pourraient produire des séismes avec des magnitudes jusqu'à 7. 5. La ville est construite sur un bassin sédimentaire, d'une épaisseur jusqu’à 100 mètres, qui peut générer des effets de site. Pour quantifier leur impact sur l'amplitude et la durée du mouvement du sol, selon la fréquence, j'utilise des mesures de mouvements faibles, à 32sites, et de bruit de fond, à 104 sites. Pour cela, j'ai appliqué les rapports spectraux « horizontal sur vertical » (HV) et « site sédimentaire sur rocher » (SSR). L’analyse de la fiabilité des résultats montre que l'amplitude du rapport HV varie en fonction du niveau du bruit de fond et que lorsqu’on est en présence d’une source de bruit particulière la fréquence amplifiée se polarise perpendiculairement à la direction de cette source. Une structure de vitesse du bassin, évaluée à partir de 3 mesures en réseaux, et un modèle numérique 3D du bassin m'ont permis de produire des simulations 1D et 2D. La fréquence amplifiée (HV) est bien expliquée par la simulation 1D mais la forme du pic (SSR) se corrèle mieux avec la simulation 2D. L'extension de la durée de signal induite par le bassin a été étudiée à partir de méthodes basées sur l'Intensité d'Arias et l'analyse fréquence-temps. A certains sites du basin, la durée augmente entre 20 et 160%. L'augmentation principale de la durée du mouvement du sol est due à l’amplification 1D, une partie étant à relier à des effets 2D à 3D. Nous avons cependant besoin de mouvements plus forts pour observer et étudier des effets 2D ou 3D. Finalement, je propose une carte de la fréquence amplifiée qui est essentielle pour l'évaluation de l’aléa sismique d'Ulaanbaatar.


  • Résumé

    The main active faults near the capital of Mongolia, Ulaanbaatar with about 1. 2 M inhabitants, are located at less than 20 km and could produce large earthquakes with magnitude up to 7. 5. The city is built on a sedimentary asin, of a thickness up to 100 meters, which may generate site effects. To quantify their impact on the amplitude and the duration of the ground motion, according to the frequency, I used weak motion, at 32 sites, and ambient noise records, at 104 sites. For that, I applied horizontal to vertical (HV) and sedimentary to rock site (SSR) spectral ratio. An analysis of the reliability of the results shows that the HV ratio amplitude varies in relation to the noise level and that when there is a particular local noise source the amplified frequency polarizes itself perpendicularly to the source direction. A velocity structure of the basin, determined by 3 microtremor array measurements, and a 3D digital model of the basin were used to produce 1D and 2D simulations. The amplified frequency (HV) is well explained by the 1D simulation but the shape of the peak (SSR) fits better with the 2D simulation. The signal duration extension induced by the basin has been studied using methods based on Arias Intensity and time-frequency analysis. At certain sites of the basin, the duration increases between 20 to 160 %. The main increase of the duration of the ground motion is due to the 1D amplifications; a part seems to be related with 2D or 3D effects. Nevertheless, we need stronger ground motion to observe and study 2D and 3D effects. Finally, I propose a map of the amplified frequency, which is essential for the seismic hazard assessment of Ulaanbaatar.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXVIII-151 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 147-151

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre. Bibliothèque de Géophysique.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011-CHIMED
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