Roches équilibrées, en position pour 24, 000 ans, ont été utilisés pour évaluer l'intégrité sismique actuelle du barrage de Clyde dans une étude dirigée par l'Université d'Otago.

Professeur Mark Stirling, du département de géologie d'Otago, avec des collègues néo-zélandais et internationaux, identifié et évalué l'âge des formations rocheuses défiant la gravité situées à environ 2 km du site du barrage. Ils ont utilisé ces données pour déterminer les accélérations maximales du sol que les roches pouvaient supporter avant de basculer.

Les informations ont été utilisées pour définir le spectre de séisme d'évaluation de la sécurité (SEE) pour le barrage, ou les mouvements du sol de pointe attendus du tremblement de terre se produisant avec une période de retour de 10, 000 ans, qui régit l'évaluation de la sécurité et la conception sismique de la structure.

C'est la première fois que des roches en équilibre précaire sont utilisées pour définir des mouvements sismiques de conception formelle pour une structure d'ingénierie existante majeure.

Comme le rapportent les chercheurs dans le Bulletin de la Société sismologique d'Amérique , l'accélération maximale du sol pour le nouveau spectre SEE, développé à partir des données rocheuses ainsi que d'un modèle d'aléa sismique mis à jour pour la région, est considérablement réduite par rapport aux estimations préliminaires élaborées en 2012.

Cependant, les nouvelles valeurs de mouvement du sol de conception sont similaires à celles utilisées - par hasard - lors de la construction du barrage dans les années 1980.

"Il n'y a rien à faire pour renforcer les barrages, " dit le professeur Stirling.

"Toutefois, l'étude montre à toutes les autorités compétentes que le barrage est conforme compte tenu de la réglementation moderne."

L'étude sert également de preuve de concept importante pour les applications futures des caractéristiques géologiques fragiles (FGF) dans la conception technique.

Les FGF sont particulièrement utiles pour définir les paramètres de conception technique dans les endroits où la période entre les séismes pertinents est très longue - 10, 000 ans ou plus. Dans ces cas, les caractéristiques géologiques peuvent aider à tester des estimations probabilistes de l'aléa sismique.

Alors que les sismologues ont exploré l'utilité de ces fonctionnalités pour d'autres projets de conception technique, comme le dépôt de déchets nucléaires annulé de Yucca Mountain au Nevada et la centrale électrique de Diablo Canyon en Californie, le barrage Clyde est le premier à utiliser des caractéristiques fragiles pour définir le mouvement du sol de conception.

Sur un large plateau situé au sud-ouest du barrage appelé plat de Cairnmuir, les affleurements de schiste qui dépassent du paysage sont sculptés par l'érosion dans des configurations potentiellement instables.

Dans un effort minutieux, les chercheurs ont identifié ces roches à l'équilibre précaire et ont pris des mesures sur le terrain de leurs géométries pour estimer leur fragilité. Ensuite, les chercheurs ont analysé les formations à l'aide de données sur les radionucléides qui estiment combien de temps une surface rocheuse a été exposée à l'atmosphère. Ces données peuvent offrir une estimation de la durée pendant laquelle une roche a été équilibrée dans une position spécifique.

« En termes de collecte de données, c'était l'estimation de l'âge FGF qui était la plus difficile, " dit le professeur Stirling.

"Cela a nécessité l'intervention d'un spécialiste, dur travail physique, et il y avait généralement de grandes incertitudes dans l'interprétation des dates pour dire depuis combien de temps les FGF étaient fragiles. »

En combinant ces données avec des informations sur les séismes passés le long de la faille voisine de Dunstan, les chercheurs ont conclu que les roches du plat de Cairnmuir étaient en équilibre dans leur position instable depuis au moins 24, 000 ans. Cela suggère que tous ont survécu à au moins deux tremblements de terre de faille Dunstan.

Ils ont ensuite développé une distribution de fragilité de toutes les roches en équilibre précaire dans leur étude, basé sur l'accélération maximale du sol, pour déterminer les accélérations maximales du sol les plus susceptibles de renverser toute structure rocheuse fragile aléatoire avec une probabilité supérieure à 95 pour cent. Ces informations ont ensuite permis de recommander un nouveau spectre SEE pour le site du barrage.

Sur la base de nos calculs probabilistes préliminaires d'aléa sismique pour le site, "nous savions que les FGF de la région seraient renversés par ces forts mouvements du sol s'ils se produisaient - il est facile d'estimer approximativement la fragilité des caractéristiques à l'œil nu sur le terrain, " explique le professeur Stirling.

Ce n'était alors qu'une question de temps et de recherche, il ajouta, avant que les nouvelles estimations des risques du barrage Clyde ne soient révisées.