Les effets de site : définition et conséquences en cas de séisme

Lors d’un séisme, les constructions sont impactées directement par le sol. La nature et les propriétés mécaniques des sols modifient l’intensité et la durée des secousses sismiques. Ce sont les effets de site. Connaître ces effets permet d’améliorer les constructions parasismiques.

Découvrez en détail ce qu’est un effet de site et comment le sol et la topographie d’une région influencent ce phénomène.

Qu’est-ce qu’un effet de site ?

L’effet de site est un phénomène qui a pour effet de modifier l’amplitude et les caractéristiques d’un mouvement sismique. Autrement dit, lors d’un séisme, cela se traduit par des secousses amplifiées et prolongées.

L’effet de site est causé par les caractéristiques spécifiques en termes de topographie et de géologie d’une zone géographique.

Quelle est l’influence du sol et de la topographie en cas d’effet de site ?

En cas d’effet de site, c’est en grande partie la nature du sol qui va modifier l’intensité des ondes sismiques, et par conséquent, les dommages occasionnés.

La topographie d’une zone géographique peut également provoquer un effet de site.

L’influence du sol

La nature des couches géologiques proches de la surface de la Terre influence fortement l’intensité d’un séisme. Chaque milieu géologique dispose de propriétés mécaniques différentes qui modifient la vitesse de propagation et l’amplitude des ondes sismiques.

Les sols rocheux et durs ont tendance à ne pas être affectés par les effets de site. À contrario, les sols mous avec des couches épaisses de sédiments subissent des effets de site.

En France, certaines villes sont touchées par des effets de site importants. C’est par exemple le cas des villes de Nice, Grenoble ou encore Lourdes.

Dans certains cas, le sol peut perdre ses propriétés mécaniques durant un séisme. Cela peut produire certains phénomènes, comme par exemple :

• Une liquéfaction des sols, 
• Un tassement des sols,
• Une dislocation,
• Un glissement de terrain.

Les conséquences en termes de dommages aux bâtiments sont généralement catastrophiques : fissures sur les constructions ou encore créer un risque d’effondrement pour un immeuble. Les constructions supposées résister aux secousses d’un séisme ne peuvent effectivement pas résister à ce type d’effet de site.

L’influence de la topographie

Il a été également prouvé que la topographie a une incidence sur les effets de site. Plus le relief d’une zone géographique est marqué (collines, pentes, montagnes, etc.), plus il est probable qu’un effet de site se produise. 

Les secousses sismiques, et par conséquent les dommages occasionnés, sont plus intenses au sommet des reliefs ou sur le rebord d’une falaise. La topographie influence fortement l’amplification du mouvement de sol.

Exemples d’effets de site lors d’un séisme

Voici quelques exemples d’effets de site.

Liquéfaction des sols

La liquéfaction d’un sol peut se produire durant un séisme. C’est un processus brutal et temporaire durant lequel un sol perd une partie ou la totalité de sa résistance au cisaillement par augmentation de la pression interstitielle.

Ce phénomène a lieu dans les zones constituées de sols saturés en eau (sables, limons, argiles, etc.). Les conséquences d’une liquéfaction d’un sol peuvent être dramatiques. Les déformations du sol de forte amplitude peuvent en effet entraîner l’enfoncement ou l’effondrement de bâtiments.

Glissement de terrain

Les effets de site ont un impact indéniable sur le déclenchement de glissements de terrain.

Un glissement de terrain peut être constitué par la chute de blocs, de masses de terre et/ou de boue. Les conséquences d’un tel phénomène peuvent être tout aussi destructrices que les mouvements du sol générés par le séisme.

Dans un milieu avec une forte topographie et des couches importantes de sédiments, la probabilité qu’un glissement de terrain se produise durant un séisme est fortement augmentée.

La cuvette alluvionnaire

Dans les zones avec un remplissage sédimentaire, les secousses d’un séisme sont plus fortes et durent plus longtemps. Cela est dû au fait que les ondes du séisme rebondissent à la verticale entre le fond et la surface du remplissage sédimentaire. De plus, les ondes sismiques se retrouvent piégées dans ce qui est appelé la cuvette alluvionnaire. Cette dernière s’apparente à un creux fermé de tous les côtés par des pentes. 

Le séisme qui a frappé la ville de Mexico en 1985 illustre parfaitement ce phénomène d’effet de site. Mexico est située dans une cuvette alluvionnaire qui a provoqué des amplifications de facteur 10 entre l’épicentre du séisme (situé à plusieurs centaines de kilomètres) et le centre de la ville. De nombreuses constructions se sont effondrées à cause de l’effet de site.

Impacts et conséquences des effets de site sur la construction

Les effets de site impactent énormément la manière dont les bâtiments doivent être construits. La nature des sols modifie en effet leurs mouvements lors d’un séisme. Lors de la construction d’un bâtiment dans une zone sujette aux effets de site, certaines normes parasismiques doivent être respectées, notamment l’Eurocode 8.

Si vous vous intéressés aux constructions et normes parasismiques, n’hésitez pas à consulter nos articles dédiés :

• Programme DIPECHO,
• Les règles de construction parasismique PS 92,
• Les catégories d’importance sismique.