Rupture de surface, Modélisation dynamique, Modélisation cinématique, Lois de friction, Mécanique de la rupture, Séisme de Teil

La rupture de surface induite par les séismes représente un danger potentiel pour les infrastructures et les centrales nucléaires constituées à proximité immédiate des zones de failles actives. Par conséquent, l'évaluation de l'aléa sismique pour un site donnée doit passer par l'analyse du risque lié à la rupture de surface. La majorité des études menées afin d'évaluer le risque rupture de surface sont basées principalement sur les mesures géodésiques notamment le GPS et spatiales (InSAR et Corrélation par exemple). De plus, les méthodes d'évaluation de l'aléa rupture de surface développées pour des infrastructures américaines et japonaises sont basées sur des modèles empiriques qui simplifient le rôle de la source sismique, et donc restent approximatives. L'introduction des modèles physiques de la source dans ces méthodes pourrait permettre à terme de réduire les incertitudes liées à la faille et au processus physique de la rupture. Les observations de rupture de surface montrent une forte complexité : localisation diffuse ou concentrée, ampleur variable du déplacement. Cette complexité peut être liée à plusieurs paramètres physiques qui contrôlent le processus de la rupture comme par exemple la contrainte initiale, la résistance à la friction de la faille, les caractéristiques mécaniques de la roche, etc. Elle peut être aussi liée à la géométrie de la faille (branchement, segmentation, variation de pendage, etc.). La compréhension de l'origine de la complexité de la rupture de surface est l'objectif principal de ce travail de thèse. Nous avons mené une étude numérique afin d'étudier l'impact des propriétés géométriques et physiques de la faille sur la rupture de surface. Nous utilisons pour cela une approche dynamique afin de simuler la propagation spontanée de la rupture sur une faille incluse dans un demi-espace élastique homogène. Nous avons particulièrement étudié la rupture de surface associée au séisme du Teil (2019, Mw 4.9 France). Dans une première étape, nous avons étudié l'impact des propriétés frictionnelles de la zone superficielle de la faille sur le processus physique de la rupture et la déformation permanente de la surface du sol. La deuxième partie du travail est sacrée essentiellement à l'étude de l'effet des propriétés géométriques de la faille notamment la présence d'une faille secondaire sur la propagation de la rupture en profondeur et sur le déplacement final de la surface. Nos résultats montrent un lien significatif entre les propriétés frictionnelles de la faille, sa géométrie et le processus de la rupture avec le déplacement permanent de la surface du sol. Nous avons trouvé que la variation de la quantité de chute de contrainte dans la zone superficielle de la faille a un effet marqué sur le déplacement estimé à la surface. Néanmoins, la distance critique d'affaiblissement ainsi que la résistance statique de la faille ont un impact non considérable sur le déplacement et la déformation finales de la surface du sol.