Analyse et modélisation des risques de glissements de terrain

Les différents types de mouvements de terrain

 On peut classifier les mouvements de terrains soit suivant leur forme , et leur vitesse 

 Classification suivant la forme

 Les glissements au sens strict : Ils sont caractérisés par une surface de cisaillement, située à des profondeurs variant de quelques mètres à quelques centaines mètres. Ils concernent des matériaux meubles ou des roches très fracturées. Les vitesses sont variables. Plus ces glissements sont superficiels, plus la fissuration du terrain est visible en surface. 3 Figure 1 : Le glissement de Monestier du Percy (1978) Le fauchage : c’est un mouvement lent qui affecte des roches stratifiées redressées à la verticale, et qui entraîne un basculement vers l’aval des têtes de couches sur une épaisseur très variable (quelques mètres à quelques centaines de mètres). Les matériaux se désagrègent et passent à l’état de rocher disloqué, puis d’éboulis. Des ruptures brutales peuvent se produire. Figure 2 : Cas du grand glissement de la Clapière dans les Alpes maritimes Les chutes de blocs et écroulements de masses rocheuses : Les chutes de pierres et de blocs sont caractérisées par la chute sporadique de blocs plus ou moins isolés (pierre: Ø < 50cm; bloc: Ø > 50cm). Les mouvements, à partir d’une falaise ou d’un escarpement rocheux, sont brutaux et rapides. Ils peuvent développer leurs effets sur de grandes distances. Dans le cas des éboulements en grande masse, l’interaction des blocs entre eux augmente la distance parcourue. 4 Figure 3 : Ecroulement du Mont Granier en Savoie Les éboulements à grande masse résultent de l’évolution de falaises allant, selon les volumes de matériaux mis en jeu, de la simple chute de pierres (inférieur à 0,1m3 ), à l’écroulement catastrophique supérieur à dix millions de m3 avec, dans ce dernier cas, une extension importante des matériaux éboulés et une vitesse de propagation supérieure à cent kilomètre par heure.[1] Figure 4 : Chutes de blocs La photo suivante montre un écoulement de falaise ayant eu lieu à Andohamandry (Antananarivo, Madagascar). 5 Photo 1 : Glissement de terrain à Andohamandry (Antananarivo, Madagascar) Les coulées de boue : Lorsque les matériaux meubles d’un versant sont détrempés par des pluies abondantes, les matériaux n’adhèrent plus à la pente et glissent en masse. L’eau peut aussi provenir du terrain (poches d’eau non drainées) ou être apportée par un ruisseau. Figure 5 : Coulée de boue du Plateau d’Assy (Haute-Savoie), 72 morts en 1970 Il s’agit de phénomènes caractérisés par un transport de matériaux sous forme plus ou moins fluide. Les coulées ont lieu dans des formations argileuses, ou à granulométrie très fine (marnes, schiste argileux, flysch argileux) fissurées ou saturées à plasticité moyenne. 6 Photo 2 : Coulée boueuse dans un jardin Les affaissements et effondrement : Ils ont pour origine l’existence de cavités souterraines créées soit naturellement par dissolution (calcaire, gypse) ou entraînement de matériaux fins, soit par l’activité de l’homme (mines, carrières…) L’affaissement est en général brutal et difficile à prévoir. Exemple : l’effondrement à Motz – Savoie en Février 1990. Ils sont des déplacements verticaux instantanés de la surface du sol par rupture brutale de cavités souterraines préexistantes, naturelles ou artificielles , avec ouverture d’excavations. Figure 6 : Progression d’un effondrement 

 Classification suivant la vitesse 

Selon la vitesse de déplacement, deux ensembles peuvent être distingués: les mouvements lents et les mouvements rapides. Seuls les mouvements rapides sont directement dangereux pour l’homme. Leurs conséquences sont d’autant plus graves que les masses déplacées sont importantes. Les conséquences des mouvements lents sont essentiellement socioéconomiques ou d’intérêt public. a) Les mouvements rapides et discontinus Selon le mode de propagation des matériaux, en masse, ou à l’état remanié, les mouvements rapides peuvent être divisés en deux groupes : Le premier groupe (propagation en masse) comprend :  les écroulements et les éboulements  les chutes de blocs ou de pierres  les effondrements Le second groupe (propagation en état remanié) comprend :  les laves torrentielles, qui résultent du transport de matériaux en coulées visqueuses ou fluide dans le lit de torrents de montagnes  les coulées boueuses 

Les mouvements lents et continus 

La vitesse des déplacements est lente, allant de quelques millimètres, à plusieurs mètres par an. Les mouvements peuvent cependant s’accélérer en phase maximale (jusqu’à quelques mètres par jour) pour aller jusqu’à la rupture. Ils peuvent intéresser les couches superficielles ou être profonds (plusieurs dizaines de mètres) : les volumes de terrain en jeu peuvent être considérables. Les traces visibles sont généralement l’affaissement des routes, des microreliefs (zones de bourrelets), des arbres penchés, des fissures dans les maisons. Ce type de mouvement de terrain comprend : Le fluage Il se caractérise par des mouvements lents, et des vitesses faibles, dans ce cas, il est difficile de mettre en évidence une surface de rupture. Le mouvement se produit généralement sans modification des efforts appliqués (contrairement aux glissements). Ce type de mouvement peut : soit se stabiliser, soit évoluer vers une rupture. Figure 7 : Le phénomène de fluage  Les affaissements Ils se caractérisent par une évolution des cavités souterraines dont l’effondrement est amortie par le comportement souple des terrains superficiels. Ces cavités peuvent être: – des vides naturels par dissolution de roches solubles, calcaires, gypses…etc – des ouvrages souterrains exécutés sans précaution – des carrières souterraines (calcaire, craie, mines de sel, de charbon…etc.) 9 Figure 8 : Phénomène d’affaissement  Le tassement par retrait-gonflement Le retrait par dessication des sols argileux lors d’une sécheresse prononcée et/ou durable produit des déformations de la surface du sol (tassements différentiels). Il peut être suivi de phénomènes de gonflement au fur et à mesure du rétablissement des conditions hydrogéologiques initiales ou plus rarement de phénomènes de fluage avec ramollissement. La nature du sol est un élément prépondérant : les sols argileux sont a priori sensibles, mais en fait seuls certains types d’argiles donnent lieu à des variations de volume non négligeables. La présence d’arbres ou d’arbustes au voisinage de constructions constitue un facteur aggravant en raison de l’absorption de l’eau du sol par les racines. Une sécheresse durable, ou simplement la succession de plusieurs années déficitaires en eau, sont nécessaires pour voir apparaître ces phénomènes. 

 Origines et causes des mouvements de terrain

 Ils ont pour origine les processus lents d’érosion ou de dissolution de matériaux naturels, entraînant, sous l’effet de la pesanteur, des ruptures d’équilibre de versants, de parois rocheuses ou de cavités souterraines. Ces mouvements sont fréquemment provoqués ou accélérés par l’intervention humaine : terrassements, ouverture de voies de communications, exploitation de carrières, réalisation de retenues hydrauliques… Tout changement de la forme d’un massif peut en modifier la stabilité : terrassement au pied d’une pente ou surcharge (remblais) au sommet, lorsque celle-ci est proche de la limite d’équilibre. L’eau joue un rôle important dans le déclenchement des mouvements de terrain car elle diminue la résistance au frottement et modifie les caractéristiques de certains matériaux. La pluie, l’augmentation des infiltrations, la modification des circulations souterraines, liée ou non à des travaux sont donc à l’origine de nombreux glissements. Un séisme, même de faible magnitude peut parfois déclencher le phénomène [1]. Ainsi pour qu’un mouvement de terrain apparaisse en un lieu donné, il faut que soit réuni en ce lieu un certain nombre de facteurs d’instabilité qui peuvent être :  Des facteurs permanents ou très lentement variables, caractérisant la prédisposition, la susceptibilité du site aux instabilités (reliefs, nature géologique, hydrogéologie,…) ;  Des facteurs variables dans le temps (séismes, activités humaines, intempéries, …) qui peuvent jouer le rôle de déclencheur des mouvements.

 La prévision

 Les mouvements de terrain diffèrent des autres catastrophes naturelles du fait que leurs fréquences d’apparition ne puissent être mesurées quantitativement. Exemple : calcul des périodes de 11 retour pour les inondations. On se réfère donc à la notion de prédisposition du site à produire un événement donné dans une fourchette de délais retenue [1]. On s’attache à reconnaître les antécédents, les indices précurseurs observables, les symptômes d’évolution, et à identifier et estimer les facteurs déclenchants de l’instabilité. Il s’agit essentiellement des paramètres du site tels que sa nature géologique, sa morphologie, sa topographie, les conditions hydrogéologiques et géotechniques du versant et tout facteur aggravant (pluie, séisme,…). – pour les phénomènes déclarés, caractérisés par des indices significatifs d’instabilité, la probabilité est mathématiquement maximale – pour les phénomènes potentiels, elle dépend de la nature et de l’importance des différents facteurs de prédisposition connus ou non Compte tenu du fait qu’il n’est pas possible en général de prévoir quand se produira le phénomène, il n’y a pas possibilité d’alerte préventive. Cependant, il existe pour certains mouvements de terrain de grande ampleur, bien répertoriés, des systèmes de surveillances des déformations du sol, généralement sophistiqués et coûteux, permettant d’alerter les autorités et la population en cas d’évolution alarmante de la situation. C’est le cas des ruines de Séchilienne dans le département de l’Isère.