GH. MARMUREANU, C.O. CIOFLAN, F.S. BALAN, B.F. APOSTOL, A. MARMUREANU
National Institute for Earth Physics, 12 Calugareni St., P.O.Box MG-2,
76900 Magurele, Bucharest, Romania e-mail <marmur@infp.ro>
Motto: ”The nonlinear seismology is the rule,
The linear seismology is the exception.”
Paraphrasing Tullio Levi-Civita
Une caractérisation quantitative de la réponse sismique non
linéaire du sol. Le modèle de réponse élastique
linéaire du Monde a été utilisé presque universellement
par les sismologues. Pour les mouvements téléseismiques et les
faibles mouvements de terre, il n'y a aucune raison de doute que ce modèle
soit acceptable, mais pour les forts mouvements de terre, particulièrement
pour les enregistrements faits sur le sol, les conséquences du comportement
non linéaire du sol doivent être considérées sérieusement.
Les caractéristiques du mouvement, spécialement la durée
des forts secouements, peuvent être affectées par l'énergie
sismique qui est piégée dans les grandes cuvettes sédimentaires.
Les effets non linéaires du mouvement de terre pendant les grands tremblements
de terre ont longtemps constitué une controverse entre sismologues et
ingénieurs géotechniciens. Essais de laboratoire, faits en utilisant
régulièrement des colonnes résonnantes, montrent la réduction
en module du ciseau (G) et l'augmentation du raport d’amortissement (D)
avec le cisaillement croissant (?), i.e. G = G(?), respectivement, D = (?).
Par conséquent des lois constitutives visco-élastiques non linéaires
sont exigées. Aki a écrit en 1993: «L'amplification non
linéaire aux sites des sédiments paraît être plus
envahissante que ne le pensaient les sismologues. Toute tentative à zonation
sismique doit prendre en considération la condition de site locale et
cette amplification non linéaire.» En d'autres termes, la découverte
sismologique de l'effet de site non linéaire exige une compréhension
simultanée des effets de source du tremblement de terre, du chemin de
la propagation des ondes et des conditions géologiques locales. Pour
les sismologues, la difficulté de démontrer les effets de site
non linéaire est due à l'existence de l'effet ombragé par
les modèles totaux de génération du choc et propagation.
Pour mettre en évidence de grands effets non linéaires, les auteurs
ont introduit le facteur de l'amplification spectrale (FAS) comme raport entre
le maximum d'accélération absolue spectrale (Sa), la vélocité relative
(Sv), le déplacement relatif (Sd) et les valeurs de pointe d'accélération
(à maximum), la vélocité (v maximum) et le déplacement
(d maximum), respectivement, de dossier du mouvement fort pris en compte. Les
facteurs de l’amplification spectrale et, en fait, la non-linéarité,
sont fonction de la magnitude du tremblement de terre. Il y a une dépendance
non linéaire forte des facteurs de l'amplification spectrale à la
magnitude du tremblement de terre et les conditions de site. Les valeurs médianes
des facteurs de l'amplification spectraux du dernier tremblement de terre fort
de Vrancea à un amortissment de 5% sont: 4,16; 3,63 et 3,26 pour le
31 mai 1990 (Ms = 6,1), le 30 mai 1990 (Ms = 6,7) et le 30 août 1986
(Ms = 7,0). À la même station sismique, par exemple à Bacau,
pour 5% amortissement, le FAS pour les accélérations est de 3,94
pour le 30 août 1986 (Ms = 7,0); 4,32 pour le 30 mai 1990 (Ms = 6,7)
et 5,22 pour le 31 mai 1990 (Ms = 6,1). L'évidence pour la non-linéarité,
au moins pour les sédiments quaternaires épais de la Plaine roumaine
est une baisse systématique de la variabilité du maximum d'accélération
avec la croissance de la magnitude du tremblement de terre. Pour les trois
derniers tremblements de terre forts de Vrancea il y a une différence
dans l’effet du site dépendant de la fréquence, entre le
mouvement plus faible (les 30 ou 31 mai 1990, Ms = 6,7) et le mouvement fort
(le 4 mars 1977, Ms = 7,2).
Key words : nonlinear seismology, spectral amplification factors, strong
motion.