Article en accès libre: Drainage explains soil liquefaction beyond the earthquake near-field. https://www.nature.com/articles/s41467-023-41405-4
(paru dans Nature Communications, 27 Septembre 2023)
Shahar Ben-Zeev (1,2,*), Liran Goren (3), Renaud Toussaint (2,4,**), and Einat Aharonov (1,5)
1 Institute of Earth Sciences, The Hebrew University of Jerusalem, 91904, Israel
2 Université de Strasbourg, CNRS, ENGEES, Institut Terre & Environnement de Strasbourg,
UMR7063, F-67000 Strasbourg, France
3 The Department of Earth and Environmental Sciences, Ben-Gurion University of the Negev,
84105, Israel
4 CoE PoreLab, the Njord Centre, Department of Physics, University of Oslo, P.O. Box 1048 Blindern,
NO-0316 Oslo, Norway
5 The Njord Centre, Departments of Earth Science and Physics, University of Oslo, P.O. Box 1048 Blindern,
NO-0316 Oslo, Norway
La liquéfaction du sol induite par les tremblements de terre est un phénomène dévastateur associé à la perte de rigidité du sol provoquée par les vibrations associées à la propagation des ondes sismiques (les secousses sismiques). Ceci entraîne une déformation potentiellement catastrophique du sol, qui perd sa résistance au cisaillement, se comportant plus comme un liquide qu'un solide - de manière analogue à un sable mouvant sur lequel on appuie ou que l'on secoue.
Traditionnellement, la liquéfaction est considérée comme un processus effectivement non drainé, c'est à dire dans lequel se liquide ne peut sortir du solide poreux (le sol). Cependant, étant donné que la liquéfaction non drainée ne se produit qu'en présence d'une densité d'énergie élevée, c.à.d. avec de fortes secousses, la plupart des événements de liquéfaction dus aux tremblements de terre restent inexpliqués, car ils se déclenchent loin de l'épicentre du séisme, sous une faible densité d'énergie (avec de petites vibrations).
Cet article montre que la liquéfaction peut se produire dans des conditions drainées (où le fluide peut migrer entre pores, les interstices du sol, et sortir du sol), à une densité d'énergie sismique remarquablement faible, offrant ainsi une explication générale à la liquéfaction en champ lointain des tremblements de terre.
Les conditions drainées favorisent l'écoulement des fluides interstitiels à travers le sol pendant les tremblements de terre, ce qui entraîne des gradients de pression interstitielle excessifs et une perte de résistance du sol. (Un gradient étant une variation de quantité par unité de longueur, il est non nul quand cette quantité dépendant de la position n'a pas partout la même valeur).
La liquéfaction drainée est déclenchée rapidement et contrôlée par un front de compaction qui se propage, dont la vitesse dépend du taux d'injection d'énergie sismique.
Les résultats de cet article soulignent l'importance de prendre en compte la liquéfaction du sol dans un spectre de conditions de drainage, avec des implications critiques pour l'évaluation du potentiel de liquéfaction et des risques associés.
Ce travail a été réalisé dans le cadre de la thèse de Shahar Ben-Zeev, encadrée par les trois autres coauteurs, en cotutelle entre l'Université de Strasbourg et l'Université Hébraïque de Jerusalem. En France, Shahar Ben-Zeev a effectué ses recherches à l'Institut Terre et Environnement de Strasbourg, UMR7063 CNRS / Université de Strasbourg / ENGEES.
Nouvelles à ce sujet en anglais et en hébreu:
scienmag.com/new-insights-into-soil-liquefaction-during-earthquakes-research-reveals/
phys.org/news/2023-09-reveals-insights-soil-liquefaction-earthquakes.html
www.mako.co.il/news-science/2023_q3/Article-29fea6c4115da81027.htm
*Corresponding author: Shahar Ben-Zeev, shahar.benzeev@mail.huji.ac.il
**contact en France: renaud.toussaint@unistra.fr
