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Liquéfaction des sols sismiques, ébullitions de sable, propagation latérale et flottement des services publics enfouis

Les numéros d'urgence diffèrent selon les pays. Cette page utilise le 911, le numéro des États-Unis et du Canada. De nombreux autres pays utilisent le 112, 999 ou un autre numéro. Trouvez le numéro de votre pays.

Lors d'un tremblement de terre modéré à grave (Magnitude 5.5+), les secousses violentes du substrat rocheux ne représentent que la moitié du danger. Dans les plaines côtières, les deltas de rivières, les anciens lits de lacs et les quartiers artificiels remplis de baies, les ondes de cisaillement sismiques traversant des sols sablonneux et limoneux meubles et saturés d'eau provoquent l'effondrement des grains du sol, entraînant une pression sur les eaux souterraines (pore-water pressure) vers le haut jusqu'à ce que les grains de sable flottent complètement libres les uns des autres. Dans les 10 à 30 secondes suivant le tremblement, le sol solide perd pratiquement 100 % de sa résistance au cisaillement et se transforme en une boue liquide dense et sous pression, un phénomène géotechnique connu sous le nom de liquéfaction du sol. Les immeubles d'habitation en béton lourd et les piles de ponts s'enfoncent ou s'inclinent jusqu'à 60 degrés sur leurs côtés (bearing capacity failure), des fontaines sous pression d'eau boueuse et de sable jaillissent des fissures des cours et des sous-sols (sand boils), les pentes douces glissent latéralement vers les rivières et les ports (lateral spreading), et des réservoirs d'eaux usées souterrains creux, des trous d'homme et des citernes de carburant flottent vers le haut hors du trottoir comme des bouchons en liège dans une baignoire, cassant les conduites de gaz naturel et d'eau. Si vous subissez un tremblement de terre suivi de fissures au sol, de structures inclinées ou d'une odeur de fuite de gaz, appelez votre numéros d'urgence immédiatement et consultez nos guides sur tremblements de terre : laissez-vous tomber, couvrez-vous et tenez bon, répliques du tremblement de terre, rentrée dans le bâtiment et coupure de gaz, et dolines et affaissements de terrain.

Fais ça maintenant

  1. Laissez tomber, couvrez et tenez bon pendant des secousses sismiques actives : N'essayez jamais de courir dehors pendant que le sol tremble activement ; Les chutes de façades en maçonnerie, les fenêtres brisées des étages supérieurs et les parapets qui s’effondrent le long du périmètre extérieur des bâtiments tuent bien plus de personnes que la liquéfaction du sol elle-même.
  2. Évacuez immédiatement dès que les secousses cessent si votre bâtiment s'incline, s'enfonce ou a des portes coincées et des dalles de fondation fissurées : Contrairement à un bâtiment sur de la roche solide qui s'arrête de bouger à la fin du tremblement de terre, une structure posée sur du sable liquéfié peut continuer à s'enfoncer, à s'affaisser de manière inégale ou à basculer pendant plusieurs minutes ou heures après l'arrêt de la secousse principale, et une réplique modérée peut renverser complètement un bâtiment en inclinaison.
  3. ** Reniflez et écoutez les conduites souterraines de gaz naturel rompues et fermez votre compteur de gaz UNIQUEMENT si vous sentez du gaz ou entendez un sifflement ** : L'épandage latéral du sol et le tassement différentiel du bâtiment cisaillent les conduites de gaz rigides en fonte et en acier là où elles pénètrent dans les fondations. Si vous sentez une odeur de mercaptan d'œuf pourri ou voyez de la saleté/de l'eau s'échapper d'un pipeline enterré, tournez la vanne extérieure du compteur de gaz d'un quart de tour perpendiculairement au tuyau avec une clé et évacuez vers le vent.
  4. ** Déplacez-vous vers le haut et loin des berges des rivières, des murs des canaux, des cloisons des ports et des falaises côtières ** : les couches de sol liquéfié sous des pentes douces (même un sol qui semble presque plat, avec une pente de seulement 0,5 à 3 degrés) glissent latéralement en blocs fracturés géants vers des canaux d'eau libre (lateral spreading), ouvrant des fissures profondes dans le sol de 1 à 3 mètres (3 à 10 pieds) de largeur.
  5. Ne conduisez jamais sur des ponts, des rampes d'accès d'autoroute ou des routes couvertes de cônes de boue (« ébullition de sable ») ou de couvercles de regards surélevés : La liquéfaction provoque l'affaissement des remblais d'approche en terre aux deux extrémités d'un pont de 0,5 à 2 mètres, tandis que les regards d'égout en béton enterrés flottent de 0,5 à 1,5 mètres tout droit à travers l'asphalte.
  6. Traitez toute l'eau et la boue qui jaillissent des bouillons de sable et des fissures du sous-sol comme des eaux usées brutes et des risques biologiques chimiques : Lorsque la liquéfaction rompt les conduites d'égouts souterraines et fait flotter les fosses septiques, l'eau souterraine sous pression qui éclate dans les rues, les vides sanitaires et les pièces du rez-de-chaussée est fortement contaminée par des agents pathogènes fécaux (E. coli, Vibrio, hépatite A) et hydrocarbures pétroliers.

Pourquoi les bâtiments inclinés sur un sol liquéfié s'effondrent lors de la première réplique

Lors de catastrophes de liquéfaction classiques, telles que le tremblement de terre de Niigata, au Japon en 1964 (où les immeubles d'appartements en béton armé de Kawagishi-cho se sont inclinés de 60 à 80 degrés sur leurs côtés), le tremblement de terre de Loma Prieta en 1989 dans le district de Marina de San Francisco, le tremblement de terre de Christchurch en Nouvelle-Zélande en 2011 et le tremblement de terre de Palu en Indonésie en 2018, les bâtiments construits sur des fondations peu profondes en béton ou en tapis ont souvent survécu aux secousses initiales, structurellement intactes, tout en coulant. à 3 mètres dans le sable liquéfié et incliné selon un angle visible. Un bâtiment incliné de plus de 1 à 2 degrés (P-Delta effect) a déplacé son centre de gravité de l'empreinte de ses fondations. Même une réplique mineure de magnitude 4,5 re-liquéfie le sable déjà détaché et saturé d'eau sous le côté bas du bâtiment en quelques secondes, provoquant le renversement ou la crêpe complète de la structure penchée. Ne rentrez jamais dans un bâtiment visiblement penché, en contrebas ou dont les fondations sont fissurées pour récupérer vos effets personnels.

Arbre de décision : liquéfaction des sols et réaction aux ruptures de sol en cas de tremblement de terre

flowchart TD
    Quake["Fortes secousses sismiques (laisser tomber, couvrir et tenir jusqu'à ce que les secousses s'arrêtent)"] --> CheckGround{"Arrêt des secousses : observez les bâtiments et le sol autour de vous"}
    CheckGround -->|"Inclinaison du bâtiment, affaissement, portes bloquées ou boue jaillissant à travers le sol"| GasCheck{"Vous sentez une fuite de gaz, entendez un sifflement ou voyez des étincelles ?"}
    GasCheck -->|"Oui"| EvacNoSwitch["NE touchez PAS les interrupteurs d'éclairage ; Évacuer immédiatement ; Fermez le robinet de gaz extérieur uniquement si vous sortez en toute sécurité"]
    GasCheck -->|"Non"| EvacTilt["Évacuer immédiatement le bâtiment par les escaliers (jamais par ascenseur) ; Éloignez-vous de 1,5 fois la hauteur du bâtiment"]
    CheckGround -->|"À l'extérieur près d'une berge, d'une digue du port ou d'un remblai de baie récupéré"| LateralCheck{"Fissuration du sol parallèle à l'eau, murs de soutènement bombés ou éruptions de furoncles de sable ?"}
    LateralCheck -->|"Oui"| MoveInland["Courir perpendiculairement à l'intérieur des terres/en montée loin des berges de la rivière, du canal ou de la digue avant que l'écart latéral ne s'effondre."]
    LateralCheck -->|"Non, près du littoral"| TsunamiRule["N'oubliez pas la priorité du tsunami : si vous vous trouvez sur la côte après un séisme long/fort, évacuez immédiatement vers les hauteurs."]
    EvacTilt --> HazardZone["Évitez les lignes électriques tombées, les trous d'homme surélevés, les rampes de pont englouties et le limon d'ébullition de sable contaminé par les eaux usées."]
    MoveInland --> HazardZone
    HazardZone --> AftershockPrep["Attendez-vous à une re-liquéfaction lors des répliques ; Ne buvez pas l’eau du robinet jusqu’à ce que le service public confirme l’intégrité du réseau"]

Mécanique géotechnique : Comment un sol solide se transforme en boue liquide

Pour comprendre pourquoi certains quartiers se transforment en sables mouvants lors d'un tremblement de terre alors que les maisons à flanc de colline situées à deux kilomètres ne subissent aucune rupture de sol, les ingénieurs examinent trois ingrédients géotechniques qui doivent tous être présents simultanément : sol granulaire meuble et sans cohésion, saturation des eaux souterraines peu profondes et contrainte de cisaillement sismique cyclique.

1. Les trois conditions préalables à la liquéfaction des sols

  1. Sable meuble et sans cohésion ou limon non plastique (Holocene deposits and uncompacted hydraulic fill) :
  2. Dans un sol sec ou normalement drainé, les grains individuels de sable et de limon reposent les uns contre les autres dans un cadre squelettique ouvert et peu compacté (high void ratio). Le poids des bâtiments et du sol sus-jacent est entièrement supporté par le frottement grain à grain aux points de contact entre ces particules de sable (effective stress, noté comme sigma-prime).
  3. Les sols riches en argile se liquéfient rarement au sens classique du terme, car les plaquettes d'argile microscopiques sont liées entre elles par des forces de cohésion électrique, tandis que les grains de sable et de limon propres n'ont aucune cohésion et dépendent strictement de la friction.
  4. Nappe phréatique peu profonde (Dans un rayon de 1 à 15 mètres / 3 à 50 pieds de la surface) :
  5. Chaque espace poreux microscopique entre les grains de sable sous la nappe phréatique est rempli à 100 % d’eau liquide incompressible.
  6. Secousses sismiques cycliques rapides (chargement non drainé) :
  7. Lorsque les ondes S (ondes de cisaillement) d'un tremblement de terre traversent la colonne de sol vers le haut, elles cisaillent la structure de sable meuble d'avant en arrière des dizaines de fois en 15 à 45 secondes.
  8. Cette vibration secoue les grains de sable lâches hors de leur disposition ouverte et les force à essayer de se regrouper dans une configuration plus serrée et plus dense (contractive behavior).
  9. Cependant, comme les espaces interstitiels sont remplis d'eau et que les secousses se produisent beaucoup trop rapidement pour que cette eau s'écoule à travers le sol, les grains de sable qui s'effondrent compriment l'eau interstitielle emprisonnée.
  10. Zéro stress effectif (sigma-prime = 0) : Pression interstitielle de l’eau (u) monte en flèche jusqu'à ce qu'il soit égal au poids total vers le bas du sol sus-jacent (sigma). Par l'équation de contrainte effective de Terzaghi (sigma-prime = sigma - u), lorsque la pression interstitielle de l'eau est égale à la contrainte totale des morts-terrains, la force de contact effective entre les grains de sable tombe à zéro. Les grains étant désormais en suspension dans l'eau sous pression sans se toucher, le sol n'a aucune résistance au cisaillement par friction et se comporte comme un fluide lourd avec un poids unitaire d'environ 1 800 à 2 000 kg/m3 (112 à 125 lb/ft3), soit près de deux fois plus dense que l'eau pure.

2. Où se produit la liquéfaction : types de terrains à haut risque

  • Remblai hydraulique non compacté et terres récupérées : districts portuaires, aéroports, développements résidentiels en bord de mer et îles artificielles créés en draguant le sable et la boue meubles du fond d'une baie et en les pompant derrière une digue sans compactage vibratoire profond (comme le district de la marina de San Francisco, les terres récupérées de la baie de Tokyo/Urayasu, l'île du port de Kobe et le remblai de Boston Back Bay).
  • Deltas fluviaux, plaines inondables et canaux fluviaux abandonnés (oxbows et point bars) : jeunes sables et limons alluviaux déposés par les rivières sinueuses au cours des 10 000 dernières années (comme le corridor de la rivière Christchurch Avon en Nouvelle-Zélande, le delta de Sacramento-San Joaquin, la zone sismique du fleuve Mississippi à New Madrid et le delta du fleuve Fraser près de Vancouver).
  • Corridors de dunes côtiers et lagons à barrières : Sable meuble soufflé par le vent reposant sur de hautes nappes phréatiques côtières.

Comparaison des cinq risques majeurs de liquéfaction

Phénomène de liquéfaction Mécanisme géotechnique Signature du sol et de la structure Danger primaire pour la sécurité des personnes et les infrastructures
1. Défaillance de la capacité portante et inclinaison/affaissement du bâtiment Le sol liquéfié sous les fondations peu profondes d’un bâtiment ne peut plus supporter le poids vers le bas de la structure (100 to 300+ kPa), faisant couler le bâtiment comme un bloc de béton tombé dans la boue. Les bâtiments s'enfoncent 0,3 à 3,0 mètres (1 à 10 pieds) dans le sol et s'inclinent de 5 à 60+ degrés ; les trottoirs extérieurs se soulèvent autour des murs qui s'effondrent ; les portes et les fenêtres se ferment. Basculement soudain de la structure, renversement lors des répliques, connexions gaz/électricité cisaillées entrant dans le sous-sol et occupants coincés derrière des cadres de porte en rack.
2. Bouillons de sable (volcans de sable) et inondations de sous-sol L'eau interstitielle sous pression provenant d'une couche de sable liquéfié située entre 2 et 10 mètres sous terre souffle vers le haut à travers les fissures de la croûte superficielle sèche sus-jacente (hydraulic fracturing), transportant le sable et le limon en suspension vers la surface. Volcans coniques de sable humide gris, brun ou noir 0,3 à 5 mètres de diamètre en éruption dans les rues, les cours et à travers les dalles de garage/sous-sol en béton fissurées ; l'eau jaillit pendant 15 à 120 minutes après l'arrêt de l'agitation. Inonde les pièces du rez-de-chaussée et les sous-sols avec 30 à 60 centimètres (1 à 2 pieds) de limon épais, vide le sol sous les allées et les routes et répand les eaux usées brutes des tuyaux cassés.
3. Épandage latéral (coulissement de blocs horizontaux) Une croûte de sol de surface non liquéfié reposant sur une couche souterraine de sable liquéfié glisse horizontalement sur des pentes très douces (0,3 à 5 degrés) vers une face libre non soutenue (chenal de rivière, canal ou digue de port). Le sol se déchire en fissures parallèles en forme de croissant 0,5 à 3 mètres de large et se déplace de 0,5 à plus de 10 mètres horizontalement ; les digues s'inclinent vers l'extérieur ; les culées des ponts compriment les chaussées d'approche vers l'intérieur et les abaissent. Déchire les maisons en deux qui chevauchent une fissure latérale, effondre les berges des rivières dans l'eau et coupe tous les conduites d'eau, d'égouts et de gaz à haute pression enterrés traversant la zone de glissement.
4. Liquéfaction des écoulements / Coulée de boue catastrophique (Flow Slide) Sur des pentes plus raides que 3 à 5 degrés (ou dans des limons fins saturés et des falaises côtières), le sol liquéfié perd toute résistance résiduelle et s'écoule vers le bas à grande vitesse comme une avalanche liquide. Des quartiers entiers, des remblais d'autoroute ou des barrages en terre se dissolvent dans une rivière de boue rapide qui parcourt des centaines de mètres à plusieurs kilomètres à une vitesse de 20 à 50 km/h (12 à 30 mph). Enfouissement total et destruction des structures et des habitants (comme les glissements de liquéfaction petobo/balaroa de Palu, Indonésie en 2018 et le glissement du barrage inférieur de San Fernando en 1971).
5. Soulèvement flottant (« flotteur utilitaire ») Parce que le coulis de sable liquéfié a une densité de 1.9 g/cm3, tout objet creux ou léger enterré ayant une densité apparente inférieure à 1.9 g/cm3 subit une force de flottabilité d'Archimède massive vers le haut et flotte à la surface. Les fosses septiques enterrées en fibre de verre/acier, les piscines vides, les réservoirs de stockage des stations-service et les regards d'égout en béton sautent de 0,5 à 2 mètres (1,5 à 6,5 pieds) tout droit hors du sol. Rupture les conduites d'égout souterraines, arrache les conduites de carburant des réservoirs enterrés des stations-service et bloque les camions de pompiers d'urgence avec des tours d'égout saillantes au milieu des rues.

Reconnaître et survivre à la liquéfaction pendant et immédiatement après un tremblement de terre

À quoi ressemble, sonne et ressent la liquéfaction sur le terrain

  1. Les secousses passent de secousses brusques à un mouvement lent et nauséabond de « lit à eau » ou de roulement du pont d'un bateau : dès qu'une couche de sable sous-jacente se liquéfie, les vibrations verticales et horizontales à haute fréquence sont amorties et remplacées par des ondes de sol roulantes de longue période (0.5 to 2 Hz) qui rendent la marche ou la station debout presque impossible.
  2. Geysers d'eau boueuse jaillissant des fissures de la chaussée et de la pelouse : Dans les 10 à 60 secondes suivant le début des secousses, l'eau souterraine sous pression perce la croûte superficielle. Vous pouvez voir de l'eau sale, grise ou noire, jaillir 0,5 à 2 mètres (1,5 à 6,5 pieds) dans l'air à partir de fissures linéaires au sol, de joints de dilatation dans des allées en béton ou autour de poteaux téléphoniques et de troncs d'arbres.
  3. Les poteaux téléphoniques, les lampadaires et les voitures garées s'enfoncent sous vos yeux : les lourds poteaux électriques s'enfoncent directement ou se penchent à des angles fous tandis que l'asphalte qui les entoure ondule et se déforme.

Évacuation étape par étape d'un bâtiment en train de couler ou de basculer

Une fois que les violentes secousses se sont suffisamment calmées pour que vous puissiez vous lever :

  1. Vérifiez immédiatement l'inclinaison structurelle : Regardez les cadres de porte, les cadres de fenêtres, les luminaires suspendus ou placez un objet rond/une bouteille d'eau sur le sol. Si le sol est sensiblement incliné ou si vous devez pousser fort contre un cadre de porte en bois à crémaillère pour forcer son ouverture, les fondations de votre bâtiment ont subi un tassement différentiel par liquéfaction.
  2. Mettez des chaussures solides, prenez votre sac à dos et sortez immédiatement par les escaliers :
  3. N'utilisez jamais d'ascenseurs : Même une inclinaison de 1 degré déforme les rails de guidage de l'ascenseur et emprisonne les cabines entre les étages.
  4. Faites attention à vos pas au seuil de sortie du rez-de-chaussée : lorsqu'un bâtiment lourd s'enfonce de 30 à 90 centimètres (1 à 3 pieds) dans le sol liquéfié, le trottoir extérieur peut se déformer vers le haut au-dessus des portes de sortie du rez-de-chaussée, ou l'escalier extérieur peut s'être complètement éloigné du palier du porche, laissant un espace ouvert profond rempli de boue de sable bouillante.
  5. Restez à l'écart de l'ombre renversée du bâtiment (1.5 times building height) : Une fois dehors, ne vous rassemblez pas sur le trottoir juste à côté d’un immeuble penché à plusieurs étages. Déplacez-vous vers un parc ouvert, une large intersection ou un parking à au moins 1,5 fois la hauteur du bâtiment par rapport à la façade penchée.

Un être humain peut-il couler et se noyer dans un bouillon de sable ou une cour liquéfiée ?

Un mythe courant dans les films veut que la liquéfaction du tremblement de terre transforme le sol entier en sables mouvants sans fond qui engloutissent les piétons au-dessus de leurs têtes. Dans la réalité physique, les êtres humains ne peuvent pas s'enfoncer complètement sous la surface du sable liquéfié. Parce que le coulis de sable liquéfié a une densité de 1 800 à 2 000 kg/m3, soit près de deux fois la densité du corps humain (1,000 kg/m3), le principe de flottabilité d'Archimède empêche une personne debout ou allongée de s'enfoncer plus profondément que ** la profondeur du genou à la taille (30 à 80 centimètres / 1 à 2,5 pieds) ** à moins qu'elle ne tombe dans une profonde fissure de tension ouverte à propagation latérale ou dans une caverne d'égout effondrée. Cependant, si vous entrez dans une ébullition de sable active ou une tranchée liquéfiée jusqu'aux genoux, le sable se solidifie comme du béton humide en quelques minutes à mesure que l'eau interstitielle s'écoule, emprisonnant étroitement vos jambes à l'approche d'une réplique ou d'un tsunami. Marchez toujours sur du gazon herbeux, des dalles de béton intactes ou de l'asphalte plutôt que de marcher dans des cônes de sable gris frais.

Comment libérer une personne ou un véhicule coincé dans le sable de liquéfaction post-séisme

Si les bottes ou les jambes d'une personne restent coincées dans le sable de liquéfaction jusqu'aux genoux lorsque l'eau interstitielle s'écoule et que le sable se bloque, ne tirez jamais directement vers le haut sur ses bras, ce qui crée une aspiration sous ses pieds et peut disloquer les articulations. Demandez plutôt à la personne de remuer ses chevilles en effectuant des cercles lents pour réagiter l'eau autour de ses bottes (local re-liquefaction) tout en versant un seau d'eau autour de leurs tibias et en se penchant en arrière pour faire glisser une jambe horizontalement sur la surface. N'essayez pas de déterrer les voitures englouties jusqu'à ce que les répliques se soient calmées, car les véhicules s'enfoncent souvent jusqu'à leurs essieux et doivent être soulevés verticalement à l'aide d'une grue ou d'une sangle de remorquage plutôt que treuillés horizontalement.


Gestion des risques liés aux services publics et à la santé après un séisme dans les zones de liquéfaction

Lors de tremblements de terre urbains majeurs (tels que le tremblement de terre de Christchurch en 2011, qui a éjecté plus de 400 000 tonnes de limon de liquéfaction dans les rues de la ville, ou les tremblements de terre de Kobe en 1995 et de Loma Prieta en 1989), la liquéfaction détruit simultanément les infrastructures « vitales » enfouies dans des quartiers entiers :

1. Conduites d'eau cassées associées à des conduites de gaz rompues (risque d'incendie)

  • Pourquoi les bouches d'incendie s'assèchent : La liquéfaction et l'épandage latéral séparent les conduites d'eau municipales fragiles en fonte et en amiante-ciment à chaque joint, ramenant la pression de l'eau de la ville à zéro au moment précis où les conduites de service de gaz naturel rompues allument des incendies à l'intérieur des maisons en bois déplacées.
  • Comment protéger votre maison :
  • N'éteignez pas automatiquement votre compteur de gaz s'il n'y a aucune odeur de gaz, aucun sifflement et aucun déplacement/inclinaison structurelle de votre maison (car les entreprises de services publics doivent inspecter et rallumer individuellement chaque compteur d'arrêt, ce qui peut prendre des semaines en hiver).
  • FERMEZ immédiatement votre robinet de gaz principal si votre maison a bougé sur ses fondations, si des fissures latérales traversent votre cour près de la conduite de gaz, ou si vous sentez du gaz ou entendez un sifflement.
  • Fermez votre vanne d'arrivée d'eau domestique principale (là où l'eau entre dans la maison après le compteur public) pour emprisonner l'eau potable dans vos tuyaux domestiques et le réservoir de votre chauffe-eau avant que les conduites d'eau fissurées n'aspirent les eaux souterraines contaminées vers votre plomberie.

2. Fosses septiques flottantes, canalisations d'égout cassées et nettoyage des limons présentant un risque biologique

  • Étant donné que près de 100 % des conduites d'égouts sanitaires souterraines en argile et en PVC alimentées par gravité se brisent lorsque la liquéfaction déplace le sol de plus de 10 centimètres (4 pouces), l'eau souterraine qui bouillonne à travers le sable bout dans les cours, les rues et les sous-sols est mélangée aux eaux usées humaines brutes.
  • Ne laissez jamais les enfants ou les animaux jouer dans le sable, faire bouillir de la boue ou dans des flaques de liquéfaction.
  • Lors du retrait des limons de liquéfaction des maisons et des allées :
  • Portez des bottes en caoutchouc imperméables, des gants imperméables épais, des lunettes de protection et un respirateur anti-particules N95/FFP2 (surtout une fois que le limon fin de farine de roche glaciaire/alluviale sèche en poussière de silice en suspension dans l'air au cours des jours suivants, créant un risque respiratoire grave connu à Christchurch sous le nom de « tempêtes de poussière de liquéfaction »).
  • Pellez du limon humide en tas le long du trottoir (ne lavez jamais le sable de liquéfaction dans les égouts domestiques ou les gouttières municipales, car le sable lourd bouche instantanément les égouts pluviaux, solides comme du ciment, et provoque de graves inondations dans les rues lors de la prochaine tempête de pluie).

Atténuation pré-séisme : vérification des cartes et protection de votre propriété

Si vous vivez dans une région côtière, fluviale ou delta sujette aux tremblements de terre :

  1. Consultez les cartes officielles des risques de liquéfaction géologique :
  2. Aux États-Unis, les études géologiques des États (telles que la California Geological Survey CGS Seismic Hazard Zones, Washington DNR, Oregon DOGAMI et Utah UGS) et USGS publient gratuitement, rue par rue, des Cartes de susceptibilité à la liquéfaction en ligne.
  3. Rénovations de fondations et de services publics pour les zones de liquéfaction :
  4. Le boulonnage parasismique standard (boulonnage de plaques d'appui en bois à une semelle filante périmétrique non renforcée) est souvent insuffisant si le sol se liquéfie et se propage latéralement, car la semelle filante elle-même se sépare. Les maisons situées dans des zones à forte liquéfaction nécessitent des dalles en béton armé, des grilles post-tendues ou des pieux profonds enfoncés dans des strates denses non liquéfiables.
  5. Installez des connecteurs sismiques flexibles ondulés en acier inoxydable ou tressés sur votre compteur de gaz naturel, votre chauffe-eau et votre conduite principale d'entrée d'eau afin que 15 à 30 centimètres (6 à 12 pouces) de tassement différentiel du sol entre la rue et votre maison ne cisaillent pas les tuyaux rigides au niveau du mur.

Numéros d'urgence régionaux et protocoles des agences

Région / Pays Numéro d'urgence Agences officielles de risques sismiques et géotechniques
États-Unis et Canada 911 Le United States Geological Survey (USGS) produit des cartes PAGER et Ground Failure (Liquefaction & Landslide) en temps quasi réel dans les 30 minutes suivant tout incident. M5.0+ tremblement de terre; FEMA, CGS (Californie) et Ressources naturelles Canada (RNCan) gèrent l'étiquetage de sécurité des bâtiments (Plaques rouges/jaunes/vertes selon les protocoles ATC-20).
Nouvelle-Zélande et Australie 111 (Nouvelle-Zélande) / 000 (Australie) GNS Science / GeoNet (Nouvelle-Zélande), NEMA et Toka Tū Ake EQC sont à la tête des meilleures pratiques mondiales en matière de zonage de liquéfaction résidentielle, d'élimination du limon et d'évaluation géotechnique des dommages causés aux sols.
Japon 119 (Incendie/Sauvetage) / 110 (Police) L'Agence météorologique japonaise (JMA) et le Ministère des terres, des infrastructures, des transports et du tourisme (MLIT) émettent une intensité sismique immédiate (Shindo), des alertes aux tsunamis et des cartes municipales des risques de liquéfaction.
Union européenne et Royaume-Uni 112 (UE) / 999 (Royaume-Uni) Le Centre sismologique euro-méditerranéen (EMSC), INGV / Protezione Civile (Italie) et AFAD (Turquie) coordonnent l'inspection structurelle et l'isolation des lignes de vie après le séisme.
Asie-Pacifique et Inde 112 (Inde/Indonésie) / 119 (Taïwan) / 911 (Philippines) BMKG (Indonésie), PHIVOLCS (Philippines), CWA (Taiwan) et NDMA (Inde) gèrent la liquéfaction côtière, l'évacuation par glissement de terrain et les alertes aux tsunamis.

Questions fréquemment posées

Pourquoi la terre solide se transforme-t-elle en liquide lors d’un tremblement de terre ?

Dans les sols meubles, sableux ou limoneux situés sous la nappe phréatique, le poids des bâtiments et du sol au-dessus est normalement supporté par la friction où les grains de sable individuels se pressent les uns contre les autres. Lorsque les ondes de cisaillement sismiques secouent violemment le sol, les grains de sable lâches tentent de se déposer dans un espace plus restreint, pressant l'eau emprisonnée dans les pores microscopiques entre les grains. Parce que les secousses se produisent trop rapidement pour que l’eau s’écoule, la pression de l’eau monte en flèche jusqu’à séparer les grains de sable. Les grains flottant dans l’eau sous pression au lieu de se toucher, le sol perd toute résistance au frottement et se comporte comme une bouillie liquide lourde.

Que sont les « bouillons de sable » ou les « volcans de sable » et sont-ils dangereux ?

Les ébullitions de sable (également appelées coups de sable ou volcans de boue) se forment lorsqu'une couche de sable saturée d'eau située entre 2 et 10 mètres sous terre se liquéfie sous une pression intense et explose vers le haut à travers les fissures du sol de surface plus sec ou des dalles de béton. Cette eau sous pression transporte du sable gris ou brun en suspension vers la surface, formant des monticules de limon humide en forme de cône allant de 30 centimètres à plusieurs mètres de diamètre. Bien que la température de l'eau soit froide (pas de lave volcanique chaude), les ébullitions de sable sont dangereuses car elles creusent des cavités sous les routes et les fondations, inondent les rez-de-chaussée de boue épaisse et sont fréquemment contaminées par les eaux usées brutes provenant de conduites d'égout souterraines cassées.

Pourquoi les couvercles de regards, les fosses septiques et les piscines enterrés sortent-ils du sol lors de la liquéfaction ?

Lorsque le sable saturé se liquéfie lors d'un tremblement de terre, la boue de sable et d'eau qui en résulte a une densité de fluide très élevée d'environ 1 900 kilogrammes par mètre cube (presque deux fois plus lourde que l'eau pure). Selon le principe de flottabilité d'Archimède, tout conteneur creux enterré dont le poids total par mètre cube est plus léger que le sable liquide environnant, comme un puits d'égout creux en béton, une fosse septique vide en fibre de verre, un réservoir de carburant souterrain dans une station-service ou une piscine de jardin drainée, est poussé avec force vers le haut et flotte de 0,5 à 2 mètres hors du sol comme un bouchon.

Une personne peut-elle couler au-dessus de sa tête et se noyer dans des sables mouvants liquéfiés lors d’un tremblement de terre ?

Non, un être humain ne peut pas s’enfoncer complètement sous la surface d’un sable plat liquéfié grâce à la seule flottabilité. Étant donné que le corps humain a une densité proche de 1 000 kg/m3, tandis que le coulis de sable liquéfié a une densité proche de 1 900 kg/m3, une personne flottera approximativement à une profondeur allant du genou à la taille. Cependant, la liquéfaction peut encore piéger ou tuer les piétons de trois manières : premièrement, dès que l'eau s'écoule du sable en ébullition, le sable se bloque autour de vos jambes comme du ciment solide ; deuxièmement, les déchirures latérales ouvrent de profondes fissures dans le sol près des berges des rivières dans lesquelles des personnes ou des voitures peuvent tomber ; et troisièmement, sur des pentes supérieures à 3 degrés, la liquéfaction peut déclencher une avalanche de coulée de boue à grande vitesse (`flow slide`).

Qu'est-ce que la « propagation latérale » et pourquoi détruit-elle les maisons situées à proximité des rivières et des ports ?

La propagation latérale se produit lorsqu'une croûte supérieure de sol à surface solide (où sont construits les maisons, les routes et les canalisations de services publics) repose sur une couche de sable enfouie qui se liquéfie lors d'un tremblement de terre. Même si le sol est incliné selon un angle à peine perceptible de seulement 0,5 à 2 degrés vers un chenal de rivière, un canal, un bord de lac ou une digue de port, la croûte supérieure glisse horizontalement vers le bas au-dessus de la couche de sable liquide comme un bloc de glace glissant sur de la graisse. Lorsque le sol s'étend latéralement sur 0,5 à 5 mètres vers l'eau, il déchire de profondes fissures parallèles qui déchirent les fondations en deux et cisaillent chaque conduite d'eau, d'égout et de gaz enterrée.

Si mon bâtiment s’incline légèrement lors d’un tremblement de terre mais n’a pas de murs brisés, est-il sécuritaire de rester à l’intérieur ?

Non, vous devez évacuer tout bâtiment visiblement incliné ou enfoncé dans le sol dès que les secousses cessent. Même si la charpente en béton ou en bois semble intacte, un bâtiment incliné a décalé son centre de masse (`the P-Delta effect`), plaçant une contrainte de gravité extrême sur la face inférieure de la fondation tandis que le sol en dessous reste gorgé d'eau et faible. Lorsque la première forte réplique frappe quelques minutes ou heures plus tard, le sable sous le côté bas se liquéfie presque instantanément, ce qui peut faire basculer un bâtiment légèrement incliné sur le côté ou s'effondrer complètement. Attendez qu'un ingénieur en structure inspecte et placarde le bâtiment.


Guides associés

Sources et directives officielles

  • United States Geological Survey (USGS) - Programme des risques sismiques : Fiche d'information sur la liquéfaction des sols, modélisation des défaillances du sol en temps réel et évaluation des risques de propagation latérale.
  • Agence fédérale de gestion des urgences (FEMA) et programme national de réduction des risques sismiques (NEHRP, États-Unis) : Réduction des risques sismiques des bâtiments existants et des infrastructures vitales dans les sols sujets à la liquéfaction.
  • GNS Science, Toka Tū Ake EQC et ministère des Affaires, de l'Innovation et de l'Emploi (MBIE, Nouvelle-Zélande) : Guide de planification et d'ingénierie pour les terres potentiellement liquéfiables (leçons de la Commission royale des tremblements de terre de Canterbury).
  • California Geological Survey (CGS, États-Unis) : Publication spéciale 117A : Lignes directrices pour l'évaluation et l'atténuation des risques sismiques (liquéfaction et glissements de terrain sismiques) en Californie.
  • Conseil national de recherches (NRC) - Académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine (États-Unis) : État de l'art et des pratiques en matière d'évaluation de la liquéfaction des sols induite par les tremblements de terre et de ses conséquences.