Plusieurs tremblements de terre forts dans le monde ont entraîné un phénomène appelé liquéfaction des sols, la génération sismique de surpressions interstitielles et l'adoucissement des sols granulaires, souvent au point qu'ils peuvent ne pas être en mesure de soutenir les fondations des bâtiments et autres infrastructures. Le tremblement de terre de novembre 2016 en Nouvelle-Zélande, par exemple, entraîné une liquéfaction qui a causé de graves dommages au port de Wellington, qui contribue à environ 1,75 milliard de dollars au PIB annuel du pays. On estime que 40 pour cent des États-Unis sont soumis à des mouvements du sol suffisamment graves pour provoquer la liquéfaction et les dommages associés aux infrastructures.
Ingénierie efficace des infrastructures pour protéger la vie et atténuer les effets économiques, environnemental, et les impacts sociaux de la liquéfaction nécessitent la capacité d'évaluer avec précision la probabilité de liquéfaction et ses conséquences. Un nouveau rapport des Académies nationales des sciences, Ingénierie, et la médecine évalue le domaine existant, laboratoire, modèle physique, et méthodes analytiques pour évaluer la liquéfaction et ses conséquences, et recommande comment prendre en compte et réduire les incertitudes associées à l'utilisation de ces méthodes.
Lorsque la liquéfaction se produit, les matériaux granulaires humides tels que les sables et certains limons et graviers peuvent se comporter d'une manière similaire à un liquide. Les approches les plus couramment utilisées pour estimer la probabilité de liquéfaction sont des méthodes empiriques basées sur l'histoire de cas initialement développées il y a plus de 45 ans. Depuis, des variations à ces méthodes ont été suggérées sur la base non seulement des données historiques de cas, mais également sur la base de tests de laboratoire et de modèles physiques et d'analyses numériques. De nombreuses variantes sont utilisées, mais il n'y a pas de consensus quant à leur exactitude. Par conséquent, la conception des infrastructures entraîne souvent des coûts supplémentaires pour fournir la confiance souhaitée que les effets de la liquéfaction sont correctement atténués.
Le rapport évalue les méthodes existantes pour évaluer les conséquences potentielles de la liquéfaction, qui ne sont pas aussi matures que celles permettant d'évaluer la probabilité de liquéfaction. Une meilleure compréhension des conséquences de la liquéfaction deviendra plus importante à mesure que l'ingénierie sismique s'orientera davantage vers une conception basée sur les performances.
"La communauté des ingénieurs se débat avec les différences entre les différentes approches utilisées pour prédire ce qui déclenche la liquéfaction et prévoir ses conséquences, " dit Edward Kavazanjian, Ira A. Fulton, professeur de génie géotechnique et professeur des régents à l'université d'État de l'Arizona et président du comité qui a mené l'étude et rédigé le rapport. « Il est important pour la communauté du génie géotechnique sismique d'envisager de nouveaux, méthodes plus robustes pour évaluer les impacts potentiels de la liquéfaction.
Le comité a appelé à une plus grande utilisation des principes de la géologie, sismologie, et la mécanique des sols pour améliorer la compréhension géotechnique des histoires de cas, chantiers, et la probabilité et les conséquences de la liquéfaction. Le comité a également souligné la nécessité de prendre en compte explicitement les incertitudes associées aux données utilisées dans les évaluations ainsi que les incertitudes des procédures d'évaluation.
Le rapport recommande la création de bases de données standardisées et accessibles au public d'histoires de cas de liquéfaction qui pourraient être utilisées pour développer et valider des méthodes d'évaluation de la liquéfaction et de ses conséquences. Plus loin, le comité a suggéré de créer des observatoires pour recueillir des données avant, pendant, et après un tremblement de terre sur des sites à forte probabilité de liquéfaction. Cela permettrait de mieux comprendre les processus de liquéfaction ainsi que les caractéristiques et le comportement des sols qui se sont liquéfiés. Les données de ces sites pourraient être utilisées pour développer et valider des procédures d'évaluation.
