Inversion des courbes H/V sous hypothèse de champ diffus (DFA) : validation scientifique multi-sites, analyse des incertitudes et développement d'une stratégie d'inversion opérationnelle pour la géophysique d'ingénierie // Inversion of H/V curves under di

La caractérisation des propriétés dynamiques des sols constitue un enjeu central en géophysique d'ingénierie et en géotechnique. Les profils de vitesses de cisaillement (Vs) sont notamment déterminants pour l'évaluation des effets de site, la classification sismique et le dimensionnement d'ouvrages.

Basée sur un enregistrement sismique en un seul point, la méthode H/V appliquée au bruit sismique ambiant est largement utilisée pour l'identification de la fréquence fondamentale des sites. En revanche pour déterminer une vitesse de propagation, il est nécessaire de disposer au minimum de deux points d'observation simultanés, voire plus pour constituer un réseau de capteurs. Ces dernières années, les développements théoriques sous l'hypothèse de champ diffus (Diffuse Field Assumption – DFA) ont montré que le rapport H/V peut être relié aux fonctions de Green du milieu, ouvrant la voie à une inversion quantitative permettant d'estimer les profils Vs (Sanchez-Sesma et al., 2011 ; Sanchez-Sesma, 2017).

Toutefois, malgré un cadre théorique désormais bien établi dans la littérature scientifique, le passage à un usage industriel robuste nécessite de lever plusieurs verrous méthodologiques et technologiques: la validité de l'hypothèse de champ diffus en environnement réel; l'évaluation de la non-unicité des solutions d'inversion; la quantification des incertitudes et la définition de critères de qualité applicables en ingénierie; la documentation d'une stratégie de mesure du H/V-DFA et d'inversion robuste reproductible.
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Characterizing the dynamic properties of soils is a central challenge in engineering geophysics and geotechnics. Shear wave velocity (Vs) profiles, in particular, are crucial for site effect assessment, seismic classification, and the design of civil engineering structures.

Based on seismic recording at a single point, the H/V method applied to ambient seismic noise is widely used to identify the fundamental frequency of sites. Nevertheless to assess a propagation velocity, simultaneous two-point observations are required, and usual more to constitute seismic arrays. In recent years, theoretical developments under the Diffuse Field Assumption (DFA) have demonstrated that the H/V ratio can be linked to the Green's functions of the medium, paving the way for quantitative inversion to estimate Vs profiles (Sanchez-Sesma et al., 2011; Sanchez-Sesma, 2017).

However, despite a now well-established theoretical framework in the scientific literature, transitioning to robust industrial use requires overcoming several methodological and technological challenges: validity of the diffuse field assumption under real site conditions; appraisal of inversion solution non-unicity; uncertainty quantification and definition of quality criteria that can be applied in engineering; documentation of H/V-DFA measurement strategies and documentation of robust and reproducible inversions.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Cifre

CIFRE ANRT

Université Grenoble Alpes

105 STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes

- master en Sciences de la Terre/Géophysique ou diplôme d'ingénieur en géophysique - expertise en mesure et traitement de données sismiques - goût pour le traitement du signal - maitrise d'un langage de programmation (python, C++, f90, ...)
Master's degree in Earth Sciences/Geophysics or engineering diploma in geophysics Expertise in seismic data acquisition and processing Strong interest in signal processing Proficiency in a programming language (Python, C++, Fortran 90, etc.)