Etude de la propagation des ondes sismiques dans les milieux poreux: Applications Pratiques Soutenue le

Abstract

La propagation des ondes dans les milieux poreux a reçu une attention considérable en raison de ses applications pratiques dans divers domaines de la science et de l'ingénierie tels que la dynamique des sols, l'interaction sol-structure et de nombreuses autres disciplines. Dans cette thèse, une formulation de la propagation des ondes de compression ainsi que des ondes de distorsion dans des milieux poreux partiellement ou complètement saturés basée sur la théorie de Biot est présentée. La propriété viscoélastique du squelette solide est incorporée dans les modules élastiques via une relation simple entre l'amortissement du squelette et le temps de relaxation établi sur la base du modèle de Kelvin-Voigt. La formulation proposée, adaptable à diverses configurations de sol, a été appliquée avec succès à certains problèmes vibratoires de dépôts de sol presque saturés constitués de différents matériaux et portant différentes charges. La prise en compte de l'amortissement du squelette, qui n'a pas reçu suffisamment d'attention dans les travaux précédents contrairement à l'amortissement induit par l'écoulement de Biot, a considérablement réduit les amplifications des mouvements de sol. Les mouvements obtenus par la formulation développée ont servi d'outils utiles pour réaliser une application pratique de la propagation des ondes dans les milieux porovisiélastiques. En effet, une turbine éolienne est étudiée sous les mouvements obtenus à la surface du sol où les déplacements relatifs de la turbine ont été obtenus. Il a été observé que les déplacements relatifs de la structure sont considérablement réduits en raison de l'amortissement du squelette. D'autre part, des variations aléatoires des paramètres clés associés à la structure du milieu poreux (perméabilité, degré de saturation et porosité) ont permis de tenir compte des incertitudes incorporées et qui ont été modélisées comme des variables aléatoires basées sur une fonction de distribution de la densité de probabilité présélectionnée, à l'aide des simulations de Monte Carlo (MCS). Leur effet est estimé sur la variation de la phase et de l'atténuation des vitesses des ondes P1 et P2 et sur les différentes composantes de la réponse en termes de distribution des déplacements normalisés, de la pression interstitielle et de la contrainte en fonction de la profondeur normalisée du milieu partiellement saturé. Il a été montré que les deux contributions provenant de la première et de la deuxième onde doivent être soigneusement considérées. Il a également été souligné que la saturation pouvait considérablement influencer la réponse du sol. Enfin, la prise en compte des incertitudes autour des paramètres clés affecte considérablement le comportement du milieu poreux qui peut altérer significativement la réponse d'un ouvrage éventuellement bâti.