Géophysique
Partie Sismologie et gravimétrie, Licence des sciences de la Terre, Lyon 1,

	_______________________________________________

	Correction du Devoir à la maison, décembre 1999
	_______________________________________________

"Correction" de la partie "Effondrement de la tour 67 des Minguettes"
Compte-rendu des expériences sismiques (et électriques) menées lors de 
l'effondrement de la tour 67 des Minguettes le 9 novembre 1999.

Objectifs de l'expérience :
__________________________

Effectuer un enregistrement sismique et électrique d'un effondrement de tour; 
but scientifique : le passage d'une onde sismique dans un milieux poreux 
contenant de l'eau crée un mouvement d'eau et un courant électrique 
(électrofiltration?); le but est de mesurer simultanément le déplacement 
sismique et le courant électrique afin de déterminer s'il y a couplage entre 
les deux, de l'étudier pour confirmer ou infirmer les théories. 

Moyens :
_______

- Une ligne sismique se compose de 12 géophones horizontaux, c'est-à-dire de 
capteurs de vitesse horizontale dans une direction donnée. On place la ligne 
radialement par rapport à la tour, de même que la direction de mesure des 
géophones.
- Une ligne électrique se compose de 12 dipôles, qui sont constitués de 
2 pics en métal conducteur plantés à un mètre de distance et permettant de 
mesurer la d.d.p. 
Ces 2x12 capteurs sont espacés de 10m et reliés à un câble (la ligne) 
permettant d'acheminer le signal jusqu'au système d'acquisition. 

Résultats :
__________

Les résultats sont évidemment difficiles à interpréter, surtout sans 
traitement numérique. On se contentera donc d'en dégager les aspects les 
plus simples. 

Figure 3 :
- Elle indique que la durée du signal est de l'ordre de 15 secondes.
C'est environ la durée totale de l'effondrement (en effet il apparaît très 
improbable que les ondes aient pu voyager 10 secondes, cf + loin). Sur le 
sismo à noir de fumée on avait estimé la longueur à 10 s. 
- Les fréquences sont celles prévues, et sur lesquelles nous avions réglé le 
"noir de fumée" : 5 à 30 Hz.
- Les amplitudes (sism. et électr.) diminuent avec la distance : c'est la 
décroissance géométrique liée au fait que l'énergie se répartie sur une 
surface de plus en plus grande au fur et à mesure de la propagation ("plus on 
est loin de la source moins on l'entend").
Les figures 1 et 2 sont des agrandissements des enregistrements sismiques.
- On constate que des paquets d'ondes arrivent décalés suivant les capteurs. 
On peut donc estimer la vitesse de ces ondes. Ce n'est pas très facile mais on 
va essayer. Sur la figure 1 on trace la droite passant par les 2 points :
(t,n)= (1,7s ; 1) et (1,85s ; 11) donc la vitesse est :
c= dx/dt= 10x10m/0,15s=670m/s.
L'incertitude sur cette valeur est très grande mais quoiqu'il en soit la 
vitesse est certainement très faible. Ces ondes se propagent à la surface 
(ce sont probablement des ondes de surface) dans un milieu très meuble. 
- Examinons maintenant l'hypothèse où le signal vers t=10-15s serait constitué 
de réflexions. En prenant c=600m/s, cela correspondrait à une profondeur h 
telle que c=2h/t càd h=600/2x10=3km. C'est très grand par rapport à x ce qui 
implique que, dans l'hodochrone, x ne joue pas et que t est quasi égal à 
2h/c = constante (faire un schéma). Or à 10 s les hodochrones ont encore une 
pente, d'ailleurs similaire à celles présentes au début de l'enregistrement. 
Donc les différentes arrivées ne sont pas des réflexions profondes mais sont 
dues à la source (l'effondrement).
- La trace 1 est saturée, càd que l'amplitude du mouvement du sol était 
supérieur à ce que peut enregistrer le capteur.
- Les données électriques ont été filtrées, càd. qu'on a enlevé les fréquences 
de 50 Hz et voisines pour enlever la contribution externe liée au signal EDF.
- Les précurseurs (signaux entre -1 et 0 s) sont dus à une interférence 
(électromagnétisme) avec la ligne de la société de démolition.
- Reste à comparer signaux électriques et sismiques. Il semble y avoir une 
assez bonne corrélation entre les arrivées des signaux sism. et élect. 
(0 s; 3,2 s; 5,2 s; 6 s; 10 s;...). Par contre les amplitudes ne sont pas 
proportionnelles, pourquoi ? Le "transfert" dépend-il de la "forme" de l'onde, 
càd qu'il y a non-linéarité dans le passage onde sismique -> électrique. 
De plus dans "l'onde" électrique il y a des inversions de la forme d'une trace 
à une autre (à t=5s, entre la numéro 16 et 17 p.ex.). Les bornes ont-elles été 
inversées, ou le signal s'est-il vraiment inversé ? Pour en dire plus sur ces 
corrélations il faudrait connaître la théorie les reliant.