Thèse de Julian kuehnert | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Thèse de Julian kuehnert

Inversion et simulation haute fréquence de la dynamique des glissements de terrain et des ondes sismiques générées
Encadrant (et co-encadrant) : 
Résumé: 

Cette thèse se situe dans le cadre du projet européen ERC SLIDEQUAKES, qui vise à faire un pas en avant dans la détection, la prédiction et la compréhension des glissements de terrain et dans leur modélisation à l'échelle du terrain, grâce à l'analyse des signaux sismiques émis. Le signal sismique généré par les glissements de terrain (landquake) fournit un outil unique pour retrouver les propriétés de l'écoulement, sa dynamique et son comportement mécanique. En effet, les fluctuations de la contrainte appliquée sur le sol par un glissement de terrain, à l'origine des ondes sismiques, sont très sensibles à l'histoire de l'écoulement et donc aux processus physiques mis en jeu pendant la mise en place de la masse rocheuse.

Des études récentes ont montré que le signal sismique longue période (20-100s) généré par les glissements de terrain peut être modélisé numériquement en couplant des modèles de glissements de terrain et des codes de propagation d'ondes et que son analyse permet de discriminer entre différents scénarios d'écoulement (Favreau et al. (2010), Moretti et al. (2012), Moretti et al. (2015)). Cette thèse s’attache à l’analyse des hautes fréquences (1-10Hz). Pour cela une description très précise de la source liée au glissement de terrain est corrélée avec la simulation et la mesure des ondes émises, depuis l'échelle du laboratoire jusqu'à l'échelle naturelle. Selon les caractéristiques de la source, des codes d’éléments discrets ou des modèles continus viscoplastiques sont utilisés pour simuler l’écoulement granulaire et des méthodes d’éléments spectraux sont utilisées pour simuler les ondes sismiques se propageant dans un milieu hétérogène à topographie complexe. Un objectif ambitieux sera de développer des méthodes efficaces de couplage entre les modèles. D'autre part, il s'agira d'analyser, de simuler et d'inverser des “landquakes” naturels en utilisant des jeux de données sismiques et géomorphologiques de grande qualité encore sous-exploités, en particulier sur les volcans.

Les modèles seront comparés à des expériences de laboratoire sur les émissions acoustiques d'écoulements granulaires réalisées en collaboration avec l'Institut Langevin et l'IPGS et avec des données sismiques naturelles, enregistrées en particulier sur les volcans du Piton de la Fournaise sur l'île de la Réunion et de la Soufrière Hills sur l'île de Montserrat.