Éboulements, Signaux sismiques, Ondes de surface, Simulation d'ondes sismiques, Éléments spectraux, Effets de site, Topographie, Localisation de source

Les risques d'éboulements doivent être évalués et surveillés afin de prévenir les pertes de vies humaines et dommages aux infrastructures. A cet égard, il est important de créer des catalogues d'événements et de comprendre la dynamique des éboulements. Les ondes sismiques peuvent être utiles à cette fin, car elles transmettent des informations précieuses sur l'événement. Elles sont générées lorsque des éboulements touchent le sol et peuvent être utilisées pour détecter, classer et localiser des événements. Plus encore, on peut déduire des propriétés des éboulements telles que leur volumes et leur comportement dynamique. Cependant, les signaux sismiques hautes fréquences (>1Hz) sont mal compris. En effet, ils sont associés à des sources sismiques complexes qui sont réparties dans l'espace et peuvent varier rapidement dans le temps. De plus, les ondes sismiques hautes fréquences sont susceptibles d'être diffusées et diffractées en raison des interactions avec les hétérogénéités du sol ou la topographie de surface. Cette thèse franchit une étape importante dans la compréhension des signaux sismiques hautes fré-quences des éboulements en simulant la propagation des ondes sismiques en utilisant la méthode des éléments spectraux (SEM) avec des profils de vitesse réalistes et des topographies de surface 3D. L'influence de la topographie sur le champ des ondes sismiques est étudiée. On constate que l'ampli-fication induite par la topographie est sensiblement différente entre les sources situées en profondeurs et celles situées en surface. En effet, les ondes de surface générées par des sources peu profondes sont exposées à une diffusion et à une diffraction constantes lorsqu'elles se déplacent le long de la surface. La désintégration de l'énergie le long de la surface est étudiée pour différents modèles de vitesse et des équations sont dérivées pour calculer rétroactivement l'énergie sismique totale rayonnée par la source. Ceci est intéressant du fait du lien entre l'énergie sismique et le volume d'éboulement. Afin de tenir compte des effets topographiques, il est proposé un facteur de correction qui peut être introduit dans le calcul de l'énergie. Les signaux sismiques générés par les éboulements du cratère Dolomieu du Piton de la Fournaise, à La Réunion, sont analysés. Les sismogrammes synthétiques sont utilisés pour identifier et interpréter les signaux observés qui sont générés par des impacts uniques. L'influence de la topographie sur les formes d'onde est démontrée et la sensibilité avec l'emplacement et la direction de la source est évaluée. Les caractéristiques du signal telles que les amplitudes et le contenu fréquentiel sont expliquées sur la base de la théorie du contact de Hertz. De plus, les rapports spectraux entre stations, calculés à partir des signaux sismiques d'éboulement, sont considérés comme caractéristiques de la position de la source. La comparaison avec les rapports spectraux simulés suggère qu'ils sont dominés par la propagation le long de la topographie plutôt que par le mécanisme de la source. Sur la base de ces résultats, une méthode est proposée pour la localisation des éboulements à l'aide de rapports énergétiques simulés entre stations. La méthode est appliquée pour localiser les éboulements dans le cratère de Dolomieu. La mise en œuvre de la méthode implique une fenêtre temporelle glissante qui permet une application simple sur des signaux sismiques continus. L'accent est mis sur la capacité de la méthode à surveiller l'activité des éboulements en temps réel.