Les modèles imprimés en 3D offrent une compréhension plus claire du mouvement du sol – Technoguide

Cela ressemble à une dalle lisse d’acier inoxydable, mais regardez d’un peu plus près et vous verrez une coupe simplifiée du bassin sédimentaire de Los Angeles.

Sunyoung Park, chercheuse à Caltech, et ses collègues impriment des modèles 3D comme le proxy métallique de Los Angeles pour fournir une nouvelle plate-forme pour les expériences sismiques. En imprimant un modèle qui reproduit le bord d’un bassin ou la montée et la descente d’un élément topographique et en dirigeant la lumière laser vers celui-ci, Park peut simuler et enregistrer la façon dont les ondes sismiques pourraient traverser la Terre réelle.

Dans sa présentation à la réunion annuelle 2021 de la Seismological Society of America (SSA), Park a expliqué pourquoi ces modèles physiques peuvent résoudre certains des inconvénients de la modélisation numérique du mouvement du sol dans certains cas.

Des structures complexes à petite échelle dans un paysage peuvent amplifier et modifier le mouvement du sol après un tremblement de terre, mais les sismologues ont du mal à modéliser ces impacts, a déclaré Park. “Même si nous savons que ces éléments sont très importants pour les secousses du sol, les effets de la topographie, des interfaces et des bords sont des problèmes difficiles à étudier numériquement.”

L’intégration de ces fonctionnalités dans les simulations de mouvement du sol nécessite beaucoup de puissance de calcul, et il peut être difficile de vérifier ces calculs numériques, a-t-elle ajouté.

Pour relever ces défis, Park a commencé à créer des modèles 3D de caractéristiques topographiques et de bassin simples pour explorer ces effets sur les secousses du sol. Le métal est son matériau d’impression préféré, “car il peut être aussi rigide que les conditions de la croûte terrestre inférieure”, a-t-elle déclaré.

En contrôlant les paramètres d’impression, Park peut également contrôler la densité du métal tel qu’il est déposé par l’imprimante, créant ainsi un matériau avec des vitesses sismiques différentes. Le résultat, dans le cas de l’exemple du bassin de Los Angeles qu’elle a montré lors de la réunion, est un modèle de 20 sur 4 centimètres qui représente une section transversale de 50 kilomètres à travers le bassin.

À une échelle d’environ 1: 250 000 pour le paysage imprimé, Park devait réduire les longueurs d’onde qu’elle utilisait également pour simuler les ondes sismiques, c’est là qu’intervient le système de source et de récepteur laser. Un tir laser sur le modèle imite un événement de source sismique, et les récepteurs doppler laser détectent les vibrations qui en résultent lorsque les ondes sismiques interagissent avec les caractéristiques du modèle.

Les expériences avec les modèles ont donné des résultats intéressants. Avec une section transversale de bassin peu profond, par exemple, Park a constaté que certaines des ondes à haute fréquence ne pouvaient pas traverser le bassin.

“Nous savons que les bassins amplifient généralement les mouvements du sol”, a-t-elle déclaré, “mais cela suggère que nous devrions également y penser en termes de contenu de fréquence différent.”

Park a déclaré que les modèles pourraient également être utiles pour étudier la propagation des ondes à travers d’autres caractéristiques sismologiques complexes, telles que la roche fortement endommagée près d’une faille, les couches de roche injectées de fluides et de gaz pendant l’extraction de pétrole et de gaz ou la séquestration du carbone, et des caractéristiques dans les profondeurs de la Terre.

Park rejoindra le Département des sciences géophysiques de l’Université de Chicago en juin 2021.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par la Seismological Society of America. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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