Seismic noise-based methods for soft-rock landslide characterization

• Autores: Ombeline Méric, Stéphane Garambois, Jean Philippe Malet, Héloïse Cadet, Philippe Guéguen, Denis Jongmans
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 178, Nº. 2, 2007 (Ejemplar dedicado a: Issues in landslide process monitoring and understanding = Thèmes de recherche pour la surveillance et la compréhension des glissements de terrain), págs. 137-148
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Caractérisation de glissements de terrain argileux par des méthodes de bruit de fond sismique
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• Resumen
  • English

    In order to better understand the mechanics and dynamic of landslides, it is of primary interest to image correctly their internal structure and their slip surface. Several active geophysical methods are able to provide the geometry of a given landslide, but were rarely applied in 3 dimensions in the past. The main disadvantages of methods like seismic reflection and electrical tomography are that there are heavy to set up and/or to process, and they consequently are expensive and time consuming. Moreover, in the particular case of soft-rock landslides, their respective sensitivity and resolution are not always adequate to locate the potential slip surfaces. Passive methods may represent an interesting alternative particularly for landslides difficult to access, as they require lighter instrumentation and easier processing tools. Among them, the seismic noise based methods have shown increasing applications and developments, in particular for seismic hazard mapping in urban environment. In this paper, we present seismic noise investigations carried out on two different sites, the "Super Sauze" mudslide and the "Saint Guillaume" translational clayey landslide (France), where independent measurements (geotechnical and geophysical tests) were performed earlier. Our investigations were composed of electrical tomography profiles, seismic profiles for surface-wave inversions, H/V measurements, which are fast and easy to perform in the field, in order to image shear wave contrasts (slip surfaces), and seismic noise array method, which is heavier to apply and interpret, but provides (S)-waves velocity profile versus depth. For both sites, landslide bodies are characterized by lower S wave velocity (Vs < 300 m.s-1) and lower resistivity ({rho} < 60 Ohm.m) than in the stable part (Vs > 550 m.s-1; {rho} > 150 ohm.m). Their thickness vary from a few m to 50 m. Comparison between geophysical investigations and geotechnical data proved the applicability of such passive methods in 3D complex structures, with however some limitations.

  • français

    Afin d'identifier les mécanismes de contrôle et de caractériser la dynamique de glissements de terrain, il est impératif d'imager correctement leur structure interne et leur surface de glissement. Plusieurs méthodes de prospection géophysique de proche surface sont utilisables pour identifier la géométrie d'un glissement de terrain, mais leurs potentialités ont été rarement testées en 3D. Les principaux inconvénients de méthodes géophysiques telles que la sismique réflexion ou la tomographie électrique sont la difficulté de mise en ¿uvre et/ou la complexité des traitements de données, ce qui les rend chères et consommatrices en temps. De plus, pour le cas particulier de glissements argileux, leur sensibilité et résolution ne sont pas toujours adaptées à la détection des surfaces de glissement. Les méthodes géophysiques passives, qui offrent l'avantage d'une instrumentation légère et d'un traitement des données plus simple, représentent ainsi une alternative intéressante, particulièrement pour les mouvements de terrain difficiles d'accès. Parmi cellesci, les méthodes de bruit sismique ambiant connaissent depuis quelques années des développements et applications intéressants, notamment pour le zonage de l'aléa sismique en milieu urbain. Nous présentons dans ce papier des investigations par bruit de fond sismique effectuées sur deux sites instables, le glissement-coulée de "Super Sauze" et le glissement translationnel de "Saint Guillaume" (France), où des investigations géotechniques et géophysiques indépendantes étaient disponibles.

    Nos investigations se composent (1) de tomographies électriques, de profils sismiques pour l'analyse des ondes de surface et de mesures H/V, simples, légères et rapides à installer sur site, afin de cartographier des contrastes de vitesse d'onde S (surface de glissement) et (2) de mesures de bruit de fond réseau, plus délicates et complexes à déployer sur site et à interpréter, mais qui permettent d'accéder à des profils de vitesses d'ondes S en fonction de la profondeur. Les deux glissements sont caractérisés par de plus faibles vitesses d'onde de cisaillement (Vs < 300 m.s-1) et de plus faibles résistivités ({rho} < 60 ohm.m) dans le corps du glissement que dans la partie stable (Vs > 550 m.s-1; {rho} > 150 ohm.m). Leurs épaisseurs varient de quelques mètres à 50 m. Les comparaisons entre nos investigations géophysiques et les sondages géotechniques prouvent l'applicabilité des méthodes géophysiques passives dans des environnements 3D, mais indiquent également certaines limites.