II. 2.3.1.8 Les méthodes de gradient du second ordre
IV.I. Description de la base de données
V.5. Modèle neuronal de prédiction de la vitesse maximale du sol ANN3
V.5.3. Discussion et interprétation des résultats
Il n’est pas seulement essentiel de prédire le mouvement sismique mais aussi de voir quelle
est l’importance de chacun de ces 5 paramètres censés contrôler le PGV. Ces résultats sont
importants, car les méthodes classiques de régression ne permettent pas d'estimer cette
variabilité liée à chaque paramètre. Dont ce sens, on a calculé le coefficient % P
idu poids
synaptique de chacun de ces 5 paramètres donné par l'eq.V7. La figure.V.24 montre les
résultats de ce calcul.
Figure.V. 24. Importance en Pourcentage des poids de chaque paramètre d’entrée.
A partir de ce coefficient P
i,on peut remarquer que le paramètre le plus significatif est la
magnitude du moment avec 27.70 % suivie directement par la vitesse V
s30(24.21%), avec un
pourcentage proche pour la distance épicentrale (21.61 %). Il faut également préciser
l’influence de la fréquence de résonance (14.31%) et à un degré moindre de la profondeur
focale (12.16%). A cet égard, on peut dire que la vitesse V
s30et plus significative que f
0pour
la classification de site lors de l’établissement des GMPEs lié aux PGV. Là aussi, suivant la
figure.V.23 et comme auparavant noté pour les PGA, la profondeur focale a son rôle dans le
modèle d’atténuation.
Pour voir cette influence sur les PGV, on a tracé les valeurs obtenues par le modèle neuronal
en fonction de la distance épicentrale, de la magnitude et ce pour deux profondeurs focales
égales à 5 km et 25 km (figure.V.25).
A partir de la figure.V.25, on peut dire que la profondeur focale à peu d’influence sur les
valeurs des PGV, surtout à petites distances. Cependant, la dépendance des PGV par rapport
à la profondeur augmente en champ lointain pour les faibles magnitudes (4 et 5).
Etudions à présent l’effet de site lithologique sur les valeurs des PGV. Cet effet est pris en
compte par les deux paramètres f
0et V
s30. Pour mener à bien cette étude, on a choisi 4 profils
de sol et un site de référence (représentés sur le tableau V.8).
Type de sol V
s30(m/sec) f
0(Hz)
Site1 200 5
Site2 600 5
Site3 200 1
Site4 600 1
Site de référence 800 6
Tableau.V. 8. Valeurs de f0 et Vs30La figure.V.26 montre la représentation graphique de l’équation de prédiction de la vitesse
maximale du sol en champ libre en fonction de la distance épicentrale, et ce en utilisant les 4
types de site présentés dans le tableau.V.8. La profondeur focale est prise égale à 10 km et les
magnitudes sont égales à 4, 5, 6 et 7.
Figure.V. 26. Atténuation de la PGV la distance pour différents magnitudes et profils de sol
Premièrement, on va lire la figure.v.26 en tenant compte seulement de l’effet d’atténuation.
On peut dire que la forme fonctionnelle obtenue à l’issue de ce modèle neuronal confirme le
fait que la décroissance du mouvement sismique avec la distance dépend de la magnitude et
que cette dépendance est plus significative en champ proche. On remarque ainsi l’effet
d’échelle de la magnitude sur les PGV en champs proche et intermédiaire, l’écart de
l’amplitude de PGV entre les grandes magnitudes (6 et 7 par exemple) est moins significatif
en comparaison avec celui des PGV de petite magnitudes (entre 4 et 5 par exemple). Plus en
détail, pour une M
w= 4, la décroissance des PGV est linéaire. Pour une M
w= 7 le
comportement des PGV en fonction de la distance est non-linéaire, on remarque à cet effet,
que le taux de diminution de l’amplitude des PGV augmente avec la distance ; Les valeurs de
PGV restent presque constantes en champs proches et diminuent rapidement en champ
lointain. On peut donc dire que les séismes de grande magnitude ont une fonction
d’atténuation qui diminue moins rapidement avec la distance que les séismes de faibles
magnitudes. Ces mêmes remarques ont été obtenues par les autres modèles d’atténuation qui
se basent sur la fonction de Green (Anderson. 2000).
Quant aux effets des conditions de site, on remarque qu’en champ proche et pour les séismes
de faibles magnitudes (4 et 5), les deux paramètres de site influent fortement sur les PGV. En
revanche, pour les séismes de fortes magnitudes 6 et 7, l’influence est presque négligeable.
Prenons par exemple, le cas de M
w= 4. Dans ce cas précis, on remarque que les PGV sont
très sensibles aux hautes fréquences. On remarque cela pour le site1 qui possède une f
0= 5 Hz
et dont la valeur de PGV est égale à 9 cm/sec et ce pour une distance égale à 1 km. A une
fréquence égale, et si on augmente la V
s30, la valeur de PGV diminue sensiblement pour
atteindre une valeur égale à 7 cm/sec. La valeur du PGV continue à diminuer en allant vers
les faibles fréquences et vers les vitesses de cisaillements fortes.
A présent, intéressons-nous à l’amplification sismique des sites est la présence éventuelle de
l’effet de site non linéaire. Pour ce faire, on analyse les deux sites (2 et 3) et le site de
référence (tableau.V.8) en prenant en compte toute la gamme de distance épicentrale soit [0.8
à 343] km. Le rapport entre les PGV générés sur les deux sites et celles estimées sur le site de
référence pour les magnitudes 4, 5 6 et 7 avec une profondeur focale égale à 10 km, sont
calculés et représentés sur la figure.V.27.
La figure.V.27 montre que le modèle neuronal prends en compte l’effet d’amplification, et
que cette amplification est plus significative pour les sols mous (site 3) que pour les sols durs
(représenté par le site 2) et ce pour les séismes de magnitude 5, 6 et 7. Pour la M
w= 7, le site
3 génère des amplitudes de PGV plus grandes que celles du site 2. On remarque toutefois la
présence d’une déamplification pour les mouvements forts surtout pour les séismes de
magnitude 4 sur les sites de type 3. La deuxième remarque est liée à la nature de cet effet qui
est non linéaire. Cette non-linéarité est beaucoup plus présente sur le site 3 et pour des
magnitudes égales à 6 et 7. Les sites mous amplifient donc plus que les sites fermes pour les
séismes forts. L’amplification diminue quand le séisme est de taille modérée, sans doute parce
que le contenu fréquentiel à basse fréquence est limité.
Figure.V. 27. Rapport des PGV site/référence. Courbe en ligne continue représente Site3/Référence. Celle en pointiée Site2/Référence
Pour lire les valeurs d’amplification du site 3, on trace les courbes illustrées dans la
figure.V.28, dans laquelle les PGV sont représentés en fonction des PGV du site de référence
M allant de [4 à 7] pour une profondeur prise toujours égale à 10 km.
Figure.V. 28. Rapports des PGV [site3 (200,1)] en fonction des PGV de références pour toute la gamme de la distance