Microzonage sismique du canton de Fribourg - … · Microzonage sismique du canton de Fribourg -...

Microzonage sismique du canton de Fribourg - Cartographie au 1 : 25'000 des sols de fondation selon la norme SIA 261

PROJET ECAB – OFEV - UNIFR

AUTEURS

Naomi Vouillamoz

Corinne Saudan

Jon Mosar

Multiprint SA, Fribourg, 2010

TABLE DES MATIERES

RESUME......................................................................................................................................... 5

ZUSAMMENFASSUNG ............................................................................................................. 7

AVIS AUX UTILISATEURS...................................................................................................... 9

LISTE DES FIGURES ET TABLES ........................................................................................ 11

REMERCIEMENTS .................................................................................................................... 13

1 - INTRODUCTION................................................................................................................ 15

1.1. ALEA ET RISQUE SISMIQUE EN SUISSE .......................................................................................................15 1.2. LES CARTES DE SOLS DE FONDATION SELON LA NORME SIA 261 ..............................................................17

2 - REPARTITION DES CARTES DE SOLS DE FONDATION DU CANTON ......... 19

3 - CARTOGRAPHIE DES SOLS DE FONDATION ........................................................ 21

3.1. DOCUMENTS CONSULTES ......................................................................................................................21 A. Cartes géologiques..........................................................................................................................21 B. Les données de forages...................................................................................................................21 C. Rapports géologiques ......................................................................................................................23 D. Modèles numériques de terrain et orthophotos ................................................................................23

3.2. METHODOLOGIE ...................................................................................................................................23 3.3. CLASSIFICATION DES SOLS DE FONDATION SELON LA NORME SIA 261 .....................................................24

A. Classe A .........................................................................................................................................24 B. Classe B .........................................................................................................................................24 C. Classe C.........................................................................................................................................24 D. Classe D ........................................................................................................................................24 E. Classe E .........................................................................................................................................24 F. Classe F .........................................................................................................................................24

3.4. INTEGRATION DES DONNEES..................................................................................................................25 A. Transcription des cartes géologiques................................................................................................25 B. Intégration des données de forages .................................................................................................26 C. Intégration des données de rapports géologiques .............................................................................28

4 - COORDINATION DES CARTES DE SOLS DE FONDATION DU CANTON ... 35

4.1. TRAITEMENT DES DONNEES BRUTES ........................................................................................................35 A. Mise à jour des tables attributaires..................................................................................................35 B. Mise à jour de la topologie..............................................................................................................35

4.2. COORDINATION DES CARTES DE SOLS DE FONDATION DU CANTON .......................................................37 A. Méthode appliquée ........................................................................................................................37 B. Synchronisation des bordures communes .........................................................................................37 C. Le problème de la feuille 1225 Gruyères .........................................................................................44 D. Les klippes fribourgeoises non mandatées........................................................................................44

4.3. VALIDATION DE LA TOPOLOGIE ET FINALISATION DES DONNEES ..............................................................47

5 - CONCLUSION..................................................................................................................... 49

BIBLIOGRAPHIE....................................................................................................................... 51

ANNEXES ................................................................................................................................... 53

ASPECTS TECHNIQUES DE LA COORDINATION DES CARTES DE SOLS DE FONDATION ..................................................................................................................................... 55

CORRECTIONS DE LA TOPOLOGIE .................................................................................................................55 Création des shapefiles « Limite » .............................................................................................................55 Remplissage des zones vides à l’aide de la fonction Union .........................................................................55 Clip des cartes aux limites exactes du canton et du bord de feuille .............................................................55 Attribution des polygones « vides »............................................................................................................55 Récupération des polygones en « double-couche » .....................................................................................55 Vérification finale .....................................................................................................................................55

COORDINATION DES CARTES DE SOLS DE FONDATION..................................................................................56 VALIDATION DE LA TOPOLOGIE ....................................................................................................................56

CARTE DES SOLS DE FONDATION DU CANTON DE FRIBOURG ........................ 57

Résumé - 5

RESUME

La cartographie à l’échelle 1 : 25'000 des sols de fondation du canton de Fribourg selon la norme SIA 261 s’inscrit dans un projet de microzonage sismique lancé en 2004/2005 par l’Etablissement cantonal d’assurance des bâtiments (ECAB) en collaboration avec la section Risques géologiques de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV). Différents mandataires ont dans un premier temps cartographié les sols de fondation sur la base du découpage des feuilles de l’Atlas topographique suisse au 1 : 25'000. La coordination de l’ensemble obtenu des cartes de sols de fondation du canton de Fribourg est ensuite venue terminer le projet.

L’aléa sismique représente la probabilité qu’un séisme d’une grandeur donnée se produise sur une période retour donnée. En Suisse, 4 zones d’aléa sismique sont définies (1, 2, 3a et 3b). L’aléa sismique suisse peut-être considéré sur une échelle mondiale comme faible à modéré. Il induit cependant un risque élevé en raison de la densité du bâti et de sa vulnérabilité dans le cas d’un séisme. Dans ce contexte, le microzonage sismique permet d’établir un premier repérage des aptitudes vibratoires du sous-sol, permettant ainsi de mettre en évidence les terrains dont le comportement serait défavorable en cas de tremblement de terre.

La norme SIA 261 définit 6 classes de sols de fondation (de A à F, voir tableau ci-dessous) sur la base des caractéristiques des 30 premiers mètres des couches superficielles (lithologie, granulométrie et épaisseur des terrains meubles, vitesse des ondes S et effets induits). La cartographie des différentes classes de sols de fondation permet d’établir les données d’aléa sismique local. Ces données sont calculées à partir du potentiel d’amplification des ondes sismiques de chaque classe de sols de fondation pour les zones d’aléa sismique régional (zones 1, 2 et 3a, approximativement du Nord au Sud pour le canton de Fribourg). Cette démarche permet ainsi d’évaluer le risque pour les agglomérations du canton d’une part et de définir le dimensionnement des bâtiments qui devrait s’en suivre d’autre part.

L’élaboration des cartes se fait par l’interprétation en termes de classes de sols de fondation de différents types de données. Les cartes géologiques (Atlas géologique de la Suisse au 1 : 25'000) servent, lorsqu’elles existent, d’information de base au microzonage. L'examen des cartes géologiques est complété par une analyse minutieuse des orthophotos, des cartes de danger (carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (DTP, 2000 ; SeCa, 2007)), ainsi que des modèles numériques de terrain (MNT 1m) et de leurs ombrages. Ce travail permet dans un premier temps de bien définir la nature du terrain en surface (roche à l’affleurement, composition de la couverture quaternaire, glissements de terrain, etc.). Les logs de forages apportent ensuite une précision quant à la profondeur du substrat rocheux et à la composition de la couverture meuble (définition de la granulométrie des sédiments). Les données de forages concernent principalement les objets suivants : infrastructures routières, pompes à chaleur, captages d’eau profonds, forages pétroliers. Elles ont été consultées aux Archives géologiques suisses (swisstopo, Wabern), au Service de l’environnement de Fribourg (SEn) ainsi que dans divers bureaux d’études géologiques. Finalement, des études géophysiques ponctuelles (géothermie, géoélectricité, géoradar, « petite sismique », …), provenant de la bibliographie, complètent le jeu de données et permettent de préciser encore la délimitation en surface et en profondeur des différentes classes de sols de fondation.

6 - Microzonage sismique du canton de Fribourg

Classes de sol de fondation

Description V s,30 [m/s] NSPT

Su

[kN/m 2] S

TB

[s]

TC

[s]

TD

[s]

A

Roches dures (p.ex. granite, gneiss, quartzite, calcaire siliceux, calcaire) ou roches tendres (p.ex. grès, marnes molassiques) sous une couverture de terrains meubles maximale de 5 m.

>800 - - 1.00 0.15 0.4 2.0

B Dépôts étendus de sables et de graviers cimentés

et/ou roches meubles surconsolidées d’une épaisseur supérieure à 30 m.

400-800 >50 >250 1.2 0.15 0.5 2.0

C

Dépôts de graviers grossiers et sables normalement consolidés et non cimentés et/ou matériaux morainiques d’une épaisseur supérieure à 30 m.

300-500

15-50 70-250 1.15 0.20 0.6 2.0

D Dépôts de sables fins non consolidés, de limons et d’argiles, d’une épaisseur de plus de 30 m.

150-300 <15 <70 1.35 0.2 0.8 2.0

E

Couches alluviales superficielles des classes de sol de fondation C ou D d’une épaisseur de 5 à 30 m, surmontant une couche plus compacte des classes de sols de fondation A ou B.

- - - 1.40 0.15 0.5 2.0

F1 Structures sensibles et dépôts organiques (p.ex.

tourbe, craie lacustre) d’une épaisseur supérieure à 10 m.

- - -

F2 Glissements de terrain actifs ou susceptibles d’être réactivés.

- - -

Classes de sols de fondation et valeurs des paramètres intervenant dans le spectre de réponse élastique, ainsi que dans le spectre de dimensionnement d’après la norme SIA (2003). Les couleurs sont celles de la légende

officielle des cartes de sols de fondation au 1 :25’000.

Les mandataires suivants ont pris part au projet selon les dispositions décrites dans le chapitre 2 (Répartition des cartes de sols de fondation) :

• ABA-GEOL SA (Fribourg) ;

• Institut Géotechnique SA (Berne) ;

• Géoval Ingénieurs-Géologues SA (Sion) ;

• Département de Géosciences – Sciences de la Terre, Université de Fribourg

Les cartes de sols de fondation du canton de Fribourg ont été créées sous forme de Système d’information géographique (SIG) à l’aide de la suite de logiciels ArcGIS©. Une réactualisation continue est ainsi possible lorsque de nouvelles données sont à disposition. Le présent rapport s’attache à décrire la méthodologie suivie en ce qui concerne le microzonage des feuilles 1185 Fribourg, 1205 Rossens et 1224 Moudon de l’Atlas topographique suisse d’une part et la coordination de l’ensemble des cartes du canton d’autre part.

Zusammenfassung - 7

ZUSAMMENFASSUNG

Die Baugrundkartierung des Kantons Freiburg im Massstab 1:25‘000 entsprechend der Norm SIA 261 ist Teil eines Projekts zur seismischen Mikrozonierung, das von der Kantonalen Gebäudeversicherung (KGV) in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Gefahrenprävention des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) in die Wege geleitet wurde. Anfänglich kartierten verschiedene Auftragsnehmer den Baugrund gemäss der Aufteilung der topografischen Kartenblätter 1:25‘000 des Atlas der Schweiz. Zur Abrundung des Projekts wurden anschliessend alle Baugrundkarten des Kantons Freiburg aufeinander abgestimmt.

Die Erdbebengefährdung stellt die Wahrscheinlichkeit eines Erdbebens einer bestimmten Grösse während einer bestimmten Wiederkehrperiode dar. Die Schweiz wurde anhand der Erdbebengefährdung in 4 Zonen aufgeteilt (1, 2, 3a und 3b). Auf einer weltweiten Skala ist die Schweizer Erdbebengefährdung gering bis mässig. Bezüglich der Dichte der Gebäude und deren Anfälligkeit im Falle eines Bebens steigt jedoch das Risiko beträchtlich an. In diesem Zusammenhang ermöglicht die seismische Mikrozonierung eine erste Kennzeichnung der Vibrationsveranlagung des Untergrunds, dadurch werden Gelände mit ungünstigem Verhalten im Falle eines Erdbebens hervor gehalten.

Die Norm SIA 261 bestimmt 6 Baugrundklassen (von A bis F, siehe unten aufgeführte Tabelle) aufgrund der Merkmale der ersten 30 Meter der oberflächlichen Schichten (Lithologie, Korngrössenverteilung und Mächtigkeit des Lockergesteins, Geschwindigkeit der S-Wellen und induzierte Effekte). Die Kartierung der verschiedenen Baugrundklassen ermöglicht die Bestimmung der Angaben der lokalen Erdbebengefährdung. Diese Angaben werden anhand des Potentials der Verstärkung der Erdbebenwellen jeder Baugrundklasse für die regionalen Erdbebengefährdungszonen (Zonen 1, 2 und 3a, im Kanton Freiburg ungefähr von Nord bis Süd) berechnet. Dieser Vorgang ermöglicht einerseits das Risiko in Siedlungsgebieten des Kantons abzuschätzen und andererseits die anschliessend gebauten Gebäude zu dimensionieren.

Die Ausarbeitung der Karten geschieht durch die Interpretation in Baugrundklassen der verschieden Datensätze. Die geologischen Karten (geologischer Atlas der Schweiz 1:25‘000), sofern vorhanden, dienen als Basisinformation bei der Mikrozonierung. Die Karteninformationen werden ergänzt durch eine sorgfältige Untersuchung der Orthophotos, Gefahrenkarten (Karte der Boden- und Hanginstabilitäten des Kantons Freiburg (BRPA)), sowie der digitalen Terrainmodelle (DTM 1m) und deren Schattierungen. Dadurch lassen sich zuerst Oberflächenart definieren (aufschliessendes Gestein, Zusammensetzung der quartären Deckschicht, Rutschungen, usw.). Anschliessend helfen Bohrlochaufnahmen zur genauen Bestimmung der Tiefe des felsigen Untergrunds und der Zusammensetzung der lockeren Deckschicht (Bestimmung der Korngrössenverteilung). Die Bohrdaten wurden hauptsächlich zu folgenden Zwecken durchgeführt: Strasseninfrastrukturen, Wärmepumpen, Grundwasserfassung, Erdölbohrungen. Sie wurden im schweizerischen geologischen Archiv in Wabern (Swisstopo, Wabern), im Amt für Umwelt des Kantons Freiburg (AfU), sowie in verschiedenen geologischen Büros konsultiert. Zuletzt vervollständigen punktuelle geophysische Studien (Geothermik, Geoelektrik, Georadar, Hammerschlagseismik,…) aus der Literatur den Datensatz und lassen die genaue Einteilung in Baugrundklassen, sowohl an der Oberfläche als auch in der Tiefe, zu.


Bau-grund-klasse

Beschreibung V s,30 [m/s] NSPT

Su

[kN/m 2] S

TB

[s]

TC

[s]

TD

[s]

A

Harter Fels (z. B. Granit, Gneis, Quarzit, Kieselkalk, Kalk) oderweicher Fels (z. B. Sandstein, Nagelfluh, Juramergel, Opalinuston) unter maximal 5 m Lockergesteinsbedeckung.

>800 - - 1.00 0.15 0.4 2.0

B Ablagerungen von grossräumig zementiertem

Kies und Sand und/oder vorbelastete Lockergesteine mit einer Mächtigkeit über 30 m.

400-800 >50 >250 1.2 0.15 0.5 2.0

C Ablagerungen von normal konsolidiertem und

unzementiertem Kies und Sand und/oder Moränenmaterial mit einer Mächtigkeit über 30 m.

300-500

15-50 70-250 1.15 0.20 0.6 2.0

D Ablagerungen von nicht konsolidiertem Feinsand, Silt und Ton mit einer Mächtigkeit über 30 m.

150-300

<15 <70 1.35 0.2 0.8 2.0

E

Alluviale Oberflächenschicht der Baugrundklassen C oder D mit einer Mächtigkeit zwischen 5 und 30 m über einer steiferen Schicht der Baugrundklassen A oder B.

- - - 1.40 0.15 0.5 2.0

F1 Strukturempfindliche und organische

Ablagerungen (z. B. Torf, Seekreide) mit einer Mächtigkeit über 10 m.

- - -

F2 Aktive oder reaktivierbare Rutschungen. - - -

Baugrundklassen und Parameterwerte, die das Ausmass der elastischen Antwort, sowie der Dimensionierung nach der Norm SIA (2003) beeinflussen. Die Farben entsprechen der offiziellen Legende der Baugrundkarte

1:25‘000.

Die folgenden Auftragsnehmer waren an diesem Projekt, gemäss der im Kapitel 2 beschriebenen Anordnung (Aufteilung der Baugrundkarten), beteiligt:

• ABA-GEOL SA (Fribourg);

• Institut Géotechnique SA (Berne) ;

• Géoval Ingénieurs-Géologues SA (Sion) ;

• Departement der Geowissenschaften – Erdwissenschaften der Universität Freiburg.

Die Baugrundkarten des Kantons Freiburg wurden in Form eines geografischen Informationsystem (GIS) mit Hilfe des Programs ArcGIS© erstellt. Falls neue Daten zur Verfügung stehen, ist es dadurch möglich die Katen zu überarbeiten. Der vorliegende Bericht befasst sich einerseits mit der Vorgehensweise der Mikrozonierung im Bereich der Kartenblätter 1185 Fribourg, 1205 Rossens und 1224 Moudon des topografischen Atlas der Schweiz und andererseits mit der gesamten Koordination der Karten des Kantons.

Avis aux utilisateurs - 9

AVIS AUX UTILISATEURS

Les cartes de sols de fondations sont publiées à titre indicatif et peuvent donner des renseignements importants pour un avant-projet. Les auteurs et les éditeurs des cartes déclinent toute responsabilité envers les tiers pour des dommages et préjudices provenant de l’utilisation de ces cartes et des informations qu’elles contiennent.

Les auteurs du projet, architectes, ingénieurs, géologues et autres spécialistes continuent d’assumer l’entière responsabilité concernant les études géotechniques complémentaires qui s’imposent et les valeurs de dimensionnement admises.

Liste des Figures et Tables - 11

LISTE DES FIGURES ET TABLES

FIGURE 1 : ZONES D'ALEA SISMIQUE EN SUISSE SELON LA NORME DE CONSTRUCTION PARASISMIQUE SIA 261...............16 FIGURE 2 : REPARTITION DES FEUILLES DE L’ATLAS TOPOGRAPHIQUE DE LA SUISSE AU 1 : 25'000 SUR LE CANTON DE

FRIBOURG. ......................................................................................................................................................20 FIGURE 3 : CARTE GEOLOGIQUE NUMERIQUE (GA25-GIS © SWISSTOPO) AVEC LA REPARTITION DES SONDAGES

(ENVIRON 450) INTERPRETES LORS DE L’ELABORATION DE LA CARTE DES SOLS DE FONDATION 1224 MOUDON. EN

ROUGE, LES FORAGES TIRES DES ARCHIVES GEOLOGIQUES, EN BLEU, LES FORAGES POUR POMPE A CHALEUR DU SEN

ET EN ORANGE, LES DONNEES PROVENANT DE LA CARTE GEOLOGIQUE ET DE DIVERSES ETUDES...........................22 FIGURE 4 : EXEMPLE D’UN LEVE LITHOLOGIQUE SUR LA COMMUNE DE GUIN. LE LOG MONTRE UNE EPAISSEUR DE

QUATERNAIRE SUPERIEURE A 30 METRES ET UNE LITHOLOGIE MAJORITAIREMENT GROSSIERE. CE FORAGE EST DONC

INTERPRETE EN CLASSE DE SOLS DE FONDATION C (GROUPEMENT PFG, 2005). .................................................22 FIGURE 5 : MNT-MO EN DEGRADE DE COULEUR (© ETAT DE FRIBOURG) SUR LE TERRITOIRE COUVERT PAR LA FEUILLE

1224 MOUDON. LES CONTOURS DES CLASSES DE SOLS DE FONDATION A, C/D ET F1 (MARAIS) SONT EN GRIS, BLEU ET VIOLET RESPECTIVEMENT. LES FORAGES INDIQUANT UNE COUVERTURE MEUBLE SUPERIEURE A 30 METRES

SONT EN BLEUS, LES AUTRES EN GRIS. LES DETAILS SONT DANS LE TEXTE. ............................................................27 FIGURE 6 : LOCALISATION DES SONDES GEOTHERMIQUES VERTICALES EXISTANTES (CROIX BLEUES) DANS LA REGION DE

GUIN-TAVEL (GROUPEMENT PGF, 2005). FOND TOPOGRAPHIQUE : CP25, © SWISSTOPO. ..............................28 FIGURE 7 : CARTE DE L’EPAISSEUR DU QUATERNAIRE DANS LA REGION DE GUIN-TAVEL. LE ROUGE INDIQUE LES ZONES A

FAIBLE EPAISSEUR, ALORS QUE LE BLEU MONTRE UNE EPAISSEUR DE PLUS DE 30 METRES (GROUPEMENT PGF, 2005)........................................................................................................................................................................29

FIGURE 8 : CARTE DES SOLS DE FONDATION DE LA FEUILLE 1185 FRIBOURG DANS LA REGION DE GUIN-TAVEL APRES INTERPRETATION DE LA CARTE DE L’EPAISSEUR DU QUATERNAIRE, DES CARTES GEOLOGIQUES, AINSI QUE DES LOGS

DE FORAGES PROVENANT DE L’ETUDE D’EVALUATION DU POTENTIEL GEOTHERMIQUE DU CANTON DE FRIBOURG

(GROUPEMENT PGF, 2005)..............................................................................................................................30 FIGURE 9 : CARTE DU TOIT DE LA MOLASSE ETABLIE A PARTIR DE DONNEES GEOLOGIQUES, GEOTECHNIQUES ET

GEOELECTRIQUES (MARESCOT ET AL., 2003). LE CADRE INDIQUE LA REGION COMPRISE SUR LA FIGURE 10...........31 FIGURE 10 : EXTRAIT DE LA CARTE DES SOLS DE FONDATION DE LA FEUILLE 1205 ROSSENS OU LA CLASSE C A PU ETRE

ETABLIE D’APRES LA CARTE DU TOIT DE LA MOLASSE DANS CETTE REGION..........................................................31 FIGURE 11 : EXTRAIT DE LA CARTE HYDROGEOLOGIQUE DU BASSIN DE LA BROYE ET PROFILS DU REMPLISSAGE

QUATERNAIRE (PARRIAUX, 1981). ....................................................................................................................32 FIGURE 12 : EXTRAIT DE LA CARTE DES PENTES SUPERPOSEES A L’OMBRAGE DANS ARCMAP© AU SUD-EST DE LA FEUILLE

1224 MOUDON. LES PENTES DE 18-33° SONT EN VERTS, CELLES DE 33-37° ET 37-54° EN ORANGE CLAIR ET FONCE

RESPECTIVEMENT. LES LOBES DES GLISSEMENTS SONT PARFAITEMENT RECONNAISSABLES AU PIED DES PREALPES. LES ESCARPEMENTS SE DESSINENT EGALEMENT DE MANIERE TRES DISTINCTE. OMBRAGE MNT-MO : © ETAT DE

FRIBOURG.......................................................................................................................................................33 FIGURE 13 : MEME ZONE D’ETUDE QUE LA FIGURE PRECEDENTE. LES GLISSEMENTS DE L’INVENTAIRE DES INSTABILITES DU

CANTON (DTP, 2000) SONT AFFICHES EN ROUGE SUR LA CARTE GEOLOGIQUE (© OFEG-SWISSTOPO GA25-PK-FR). ..........................................................................................................................................................34

FIGURE 14 : APERÇU DE LA CARTE DES SOLS DE FONDATION DE LA FEUILLE 1224 MOUDON POUR LA MEME REGION QUE

LES FIGURES 12 ET 13. LA CLASSE F2 EN BLEU FONCE TIENT COMPTE DES DONNEES DE LA CARTE GEOLOGIQUES, DE L’INVENTAIRE DES INSTABILITES DE TERRAIN (DTP, 2000), DES PENTES ET DE LA MORPHOLOGIE DU PAYSAGE. OMBRAGE MNT-MO : © ETAT DE FRIBOURG. ................................................................................................34

FIGURE 15 : EXEMPLE DE CORRECTIONS DE LA TOPOLOGIE DES DONNEES BRUTES. ......................................................36 FIGURE 16 : BORDURE N°3 : COORDINATION DE LA GRANDE GRAVIERE DE MENIERES. CARTES GEOLOGIQUES : ©

OFEG-SWISSTOPO GA25-PK-FR ; CARTES TOPOGRAPHIQUES : CP25 © SWISSTOPO ; OMBRAGE MNT-MO ET

ORTHOPHOTOS : © ETAT DE FRIBOURG..........................................................................................................38 FIGURE 17 : BORDURE N°4 : COORDINATION DES DEPOTS D’INONDATION DU LAC DE MORAT ET DES CONES DE

DEJECTION AU LARGE D’AVENCHES. CARTES GEOLOGIQUES : © OFEG-SWISSTOPO GA25-PK-FR ; CARTES TOPOGRAPHIQUES : CP25 © SWISSTOPO. .......................................................................................................40


FIGURE 18 : BORDURE N°6 : SYNCHRONISATION DES DONNEES GEOLOGIQUES DANS LA REGION D’ALTERSWILL. CARTES

GEOLOGIQUES : © OFEG-SWISSTOPO GA25-PK-FR ; OMBRAGE MNT-MO ET ORTHOPHOTOS : © ETAT DE

FRIBOURG.......................................................................................................................................................42 FIGURE 19 : BORDURE N°14 : COORDINATION DE CORDON DE CLASSE DE SOLS DE FONDATION C DANS LA DEPRESSION

BULLE-ROMONT. CARTES GEOLOGIQUES © OFEG-SWISSTOPO GA25-PK-FR ; OMBRAGE MNT-MO : © ETAT

DE FRIBOURG. ................................................................................................................................................43 FIGURE 20 : BORDURE N°15 : COORDINATION DES SOLS DE FONDATION DANS LA VALLEE DE LA SARINE. OMBRAGE

MNT-MO : © ETAT DE FRIBOURG. ................................................................................................................45 FIGURE 21 : À GAUCHE : ERREUR DE GEOREFERENCEMENT DE LA CARTE GEOLOGIQUE VECTORIELLE ENTRAINANT UN

DECALAGE DE 30 METRES ENVIRON PAR RAPPORT A LA CARTE RASTER. À DROITE : APPORT DE L’INVENTAIRE DES

INSTABILITES DE TERRAIN DU CANTON DE FRIBOURG (DTP, 2000 ; SECA, 2007). CARTES GEOLOGIQUES : ©

OFEG-SWISSTOPO GA25-PK-FR. .................................................................................................................46 FIGURE 22 : ARBORESCENCE DES SHAPEFILES FINAUX DANS ARCCATALOG© MONTRANT LEUR NOMENCLATURE. .........48

TABLE 1 : CLASSES DE SOLS DE FONDATION ET VALEURS DES PARAMETRES INTERVENANT DANS LE SPECTRE DE REPONSE

ELASTIQUE, AINSI QUE DANS LE SPECTRE DE DIMENSIONNEMENT D’APRES LA NORME SIA (2003). LES COULEURS

SONT CELLES DE LA LEGENDE DES CARTES DE SOLS DE FONDATION ; ELLES NE SERONT PAS RAPPELEES DANS LES

FIGURES QUI SUIVENT. ......................................................................................................................................17 TABLE 2 : AIDE A LA DECISION POUR L’ATTRIBUTION D’UNE FORMATION GEOLOGIQUE A UNE CLASSE DE SOL DE

FONDATION SIA 261 (CREALP, 2004). ...........................................................................................................26

Remerciements - 13

REMERCIEMENTS

À l’Etablissement cantonal d’assurance des bâtiments (ECAB) de Fribourg et à l’OFEV pour avoir financé ce projet ;

Aux Archives géologiques suisses (Wabern, swisstopo) et au Service de l’Environnement de Fribourg (Sen) pour avoir mis à disposition les données de forages existantes ;

Au Système d’information du territoire de Fribourg (SYSIF) et à swisstopo pour avoir mis à disposition les données numériques telles que cartes géologiques, modèles numériques de terrain de la mensuration officielle et orthophotos du canton de Fribourg ;

Aux bureaux ABA-GEOL SA (Fribourg), Institut Géotechnique SA (Berne) et Géoval Ingénieurs-Géologues SA (Sion) pour avoir remis leur données bibliographiques et de forages lors de la coordination des cartes de sols de fondation ;

À Corinne SAUDAN et au Dr. Jon MOSAR pour leur collaboration dans la réalisation des cartes de sols de fondation des feuilles 1185 Fribourg, 1205 Rossens et 1224 Moudon ;

À la section des Sciences de la Terre du Département de Géosciences de l’Université de Fribourg de publier ce présent rapport.

Introduction - 15

1 - INTRODUCTION

La réalisation et la coordination des cartes de sols de fondation à l’échelle 1 : 25'000 du canton de Fribourg s’inscrivent dans le cadre d’une étude de microzonage sismique lancée en 2004/2005 par l’Etablissement cantonal d’assurance des bâtiments (ECAB) en collaboration avec la section Risques géologiques de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV). Les organismes suivants ont pris part à l’accomplissement de ce projet : les bureaux ABA-GEOL SA (Fribourg), Institut Géotechnique SA (Berne) et Géoval Ingénieurs-Géologues SA (Sion) ainsi que la section des Sciences de la Terre du Département de Géosciences de l’Université de Fribourg, sous la direction du Dr Jon MOSAR.

Dans un but préventif, le microzonage prend en compte les effets de la géologie locale et de la topographie sur les sollicitations sismiques. Son objectif est de ramener la sécurité du bâti à un niveau homogène, quel que soit la zone sismique ou la géologie locale. Pour cela, la norme de construction SIA 261 défini 4 zones d’aléa sismique en Suisse (Figure 1), 6 classes de sols de fondation (Table 1) ainsi que 3 classes d’ouvrages (I : bâtiments courant ; II : bâtiments avec grands rassemblements de personnes et III : infrastructures ayant une fonction vitale). Ces paramètres interviennent dans le dimensionnement des constructions parasismiques.

1.1. Aléa et risque sismique en Suisse

L’aléa sismique suisse peut être considéré sur une échelle mondiale comme faible à modéré. Il est calculé à partir de l’historique des tremblements de terre en Suisse (répartitions statistique et géographique) et représente la probabilité d’un séisme d’une grandeur donnée de se produire sur une période retour donnée (475 ans pour les derniers standards internationaux). L’aléa sismique suisse faible à modéré induit cependant un risque sismique élevé en raison de la grande concentration du bâti et de sa vulnérabilité dans le cas d’un séisme. En effet, les premières normes de construction parasismique voient le jour dès 1989 alors que plus de 90% des constructions dans le pays ont été réalisées avant cette date.


Figure 1 : Zones d'aléa sismique en Suisse selon la norme de construction parasismique SIA 261.

Introduction - 17

1.2. Les cartes de sols de fondation selon la norme SIA 261

Dans ce contexte, la réalisation de cartes de sols de fondation selon la norme SIA 261 permet d’établir un premier repérage des aptitudes vibratoires du sous-sol et ainsi de mettre en évidence les terrains dont le comportement serait défavorable en cas de tremblement de terre.

La norme SIA 261 défini 6 classes de sols de fondation (A à F) sur la base des caractéristiques (lithologie, granulométrie et épaisseur des terrains meubles, vitesse des ondes S et effets induits) des 30 premiers mètres des couches superficielles (Table 1). La cartographie des différentes classes de sols de fondation permet ainsi d’établir les données d’aléa sismique local. Ces données sont calculées à partir du potentiel d’amplification des ondes sismiques de chaque classe pour les 3 zones d’aléa sismique régional que compte le canton de Fribourg (zones 1, 2 et 3a, approximativement du Nord au Sud). Cette démarche permet d’évaluer le risque sismique des agglomérations du canton d’une part et de définir le dimensionnement des bâtiments qui devrait s’en suivre, afin que ceux-ci puissent effectivement résister aux secousses attendues d’autre part.

Les cartes de sols de fondation sont établies sous forme de Système d’information géographique (SIG) à l’aide de la suite de logiciels ArcGIS© de la firme ESRI.

Classes de sol de fondation

Description V s,30 [m/s] NSPT

Su

[kN/m 2] S

TB

[s]

TC

[s]

TD

[s]

A

Roches dures (p.ex. granite, gneiss, quartzite, calcaire siliceux, calcaire) ou roches tendres (p.ex. grès, marnes molassiques) sous une couverture de terrains meubles maximale de 5 m.

>800 - - 1.00 0.15 0.4 2.0

B Dépôts étendus de sables et de graviers cimentés

et/ou roches meubles surconsolidées d’une épaisseur supérieure à 30 m.

400-800 >50 >250 1.2 0.15 0.5 2.0

C

Dépôts de graviers grossiers et sables normalement consolidés et non cimentés et/ou matériaux morainiques d’une épaisseur supérieure à 30 m.

300-500 15-50 70-250 1.15 0.20 0.6 2.0

D Dépôts de sables fins non consolidés, de limons et d’argiles, d’une épaisseur de plus de 30 m.

150-300

<15 <70 1.35 0.2 0.8 2.0

E

Couches alluviales superficielles des classes de sol de fondation C ou D d’une épaisseur de 5 à 30 m, surmontant une couche plus compacte des classes de sols de fondation A ou B.

- - - 1.40 0.15 0.5 2.0

F1 Structures sensibles et dépôts organiques (p.ex.

tourbe, craie lacustre) d’une épaisseur supérieure à 10 m.

- - -

F2 Glissements de terrain actifs ou susceptibles d’être réactivés.

- - -

Table 1 : Classes de sols de fondation et valeurs des paramètres intervenant dans le spectre de réponse élastique, ainsi que dans le spectre de dimensionnement d’après la norme SIA (2003). Les couleurs sont celles

de la légende des cartes de sols de fondation ; elles ne seront pas rappelées dans les figures qui suivent.

Répartition des cartes de sols de fondation du canton - 19

2 - REPARTITION DES CARTES DE SOLS DE FONDATION DU CANTON

Les cartes de sols de fondation du canton de Fribourg ont été établies selon le quadrillage des feuilles de l’Atlas topographique suisse au 1 : 25'000. Les organismes mentionnés précédemment ont réalisé le travail d’après la répartition suivante (Figure 2) :

o Le bureau ABA-GEOL SA (Fribourg) pour les parts fribourgeoises des feuilles 1164 Neuchâtel, 1165 Morat, 1184 Payerne, 1204 Romont, 1244 Châtel-St.-Denis, 1245 Château-d’Oex, 1264 Montreux et 1265 Les Mosses ;

o Le bureau Institut Géotechnique SA (Berne) pour les parts fribourgeoises des feuilles 1186 Schwarzenburg, 1206 Guggisberg et 1226 Boltigen ;

o Le bureau Géoval Ingénieurs-Géologues SA (Sion) pour la feuille 1225 Gruyères ;

o Le Département de Géosciences – Sciences de la Terre de l’Université de Fribourg pour les feuilles 1185 Fribourg, 1205 Rossens et 1224 Moudon ainsi que pour les klippes ou débordements non mandatés 1145 Bielersee, 1166 Bern, 1183 Grandson, 1203 Yverdon-les-Bains et 1246 Zweisimmen.


Figure 2 : Répartitio

n des feuilles de l’Atlas to

pographique de la Suisse au 1 : 25'000 sur le canton de Fribo

urg.

Cartographie des sols de fondation - 21

3 - CARTOGRAPHIE DES SOLS DE FONDATION

Ce chapitre s’applique à décrire à la méthode utilisée pour la cartographie des sols de fondation du canton de Fribourg en s’appuyant à titre d’exemple sur les travaux effectués à la section des Sciences de la Terre du Département de Géosciences de l’Université de Fribourg lors de la réalisation des cartes de sols de fondation des feuilles 1185 Fribourg, 1205 Rossens et 1224 Moudon.

3.1. Documents consultés

Plusieurs types de documents ont été consultés lors de la cartographie des sols de fondation. Il s’agit de :

A. Cartes géologiques

Lorsqu’elles existent (Figure 2), les cartes de l’Atlas géologique suisse au 1 : 25'000 servent de document de base à la réalisation des cartes de sols de fondation. Elles livrent la première information quant à la nature du terrain. Elles peuvent dans certains cas être interprétées directement en termes de classes de sols de fondation (par exemple, la roche affleurante se traduit en classe A et les marais en classe F1). Pour certaines feuilles de l’Atlas, les cartes géologiques numériques en format ArcGIS© sont disponibles et peuvent ainsi être intégrées directement au projet SIG.

B. Les données de forages

Les données de forages apportent une information sur l’épaisseur et la lithologie de la couverture meuble. Elles se concentrent pour l’essentiel sur le bassin molassique, aux environs des agglomérations. Les sondages ont été exécutés au gré du développement économique de la région, lors de l’extension du réseau routier, de la construction de bâtiments publics ou privés et de l’exploitation des gravières. Les principaux forages concernent les objets suivants :

o Infrastructures routières (par exemple l’autoroute A12) ;

o Sondes géothermiques et pompes à chaleur dans les quartiers d’habitations ;

o Captages d’eau profonds ;

o Sondages pétroliers ; etc.

Les données proviennent des Archives géologiques suisses (swisstopo, Wabern) d’une part, du Service de l’environnement de Fribourg (SEn) et de bureaux d’études géologiques d’autre part. Les rapports consultés aux Archives géologiques ne contiennent cependant que rarement une information utile (passage du Quaternaire au soubassement molassique ou profondeur supérieure à 30m). Par contre, les données provenant du SEn concernent essentiellement des pompes à chaleur. La portée de ces ouvrages est donc en principe supérieure à 30 mètres. De ce fait, ces forages ont une grande importance dans l’interprétation du remplissage quaternaire du bassin molassique (Figure 3 et Figure 4).


Figure 3 : Carte géologique numérique (GA25-GIS © swisstopo) avec la répartition des sondages (environ 450) interprétés lors de l’élaboration de la carte des sols de fondation 1224 Moudon. En rouge, les forages tirés des Archives géologiques, en bleu, les forages pour pompe à chaleur du SEn et en orange, les données provenant de

la carte géologique et de diverses études.

Figure 4 : Exemple d’un levé lithologique sur la commune de Guin. Le log montre une épaisseur de Quaternaire supérieure à 30 mètres et une lithologie majoritairement grossière. Ce forage est donc interprété en classe de

sols de fondation C (Groupement PFG, 2005).


C. Rapports géologiques

Différentes études géologiques et géophysiques permettent de mieux démarquer certaines limites de polygones en apportant notamment une information sur la profondeur et la composition de la couverture quaternaire :

o L’étude sur l’évaluation du potentiel géothermique du canton de Fribourg (Groupement PGF, 2005) amène une précieuse information quant à l’épaisseur et à la composition de la couverture quaternaire dans la région de Guin-Tavel (Düdingen-Tafers) sur la feuille 1185 Fribourg.

o L’étude géoélectrique des cours d’eau interglaciaire à l’Ouest de la ville de Fribourg (MARESCOT et al., 2003) met en évidence entre Corminboeuf (feuille 1185 Fribourg) et Châtillon (feuille 1205 Rossens) une série de sillons quaternaires étroits et profonds représentant des anciens cours de la Sarine et de la Glâne.

o Divers travaux portant sur le bassin de la Broye (PARRIAUX, 1978 ; PARRIAUX, 1981) apportent des informations sur l’épaisseur et la lithologie des dépôts quaternaires dans la vallée de la Broye sur la feuille 1224 Moudon.

o La carte des isohypses de la base des sédiments quaternaires en Suisse occidentale (PUGIN, 1988) donne une image du soubassement rocheux des principales vallées du canton.

o La carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (DTP, 2000 ; SeCa, 2007) établie par le Service des constructions et de l’aménagement (SeCa) et le Service des forêts et de la faune (SFF) sert à délimiter des zones de glissements non indiquées sur les cartes géologiques. Cet inventaire se présente sous forme vectorielle en format ArcGIS©.

D. Modèles numériques de terrain et orthophotos

L’examen des instabilités de terrain a pu être affiné à l’aide du modèle numérique de terrain de la mensuration officielle au 1 mètre (MNT-MO). Généré par balayage laser aéroporté haute précision, ce modèle permet d’obtenir un degré de détail sur la topographie encore jamais atteint à ce jour. L’ombrage du MNT offre ainsi une manière nouvelle de délimiter certaines grandes instabilités grâce aux empreintes caractéristiques que ces dernières laissent dans la topographie (IGAR, 2008).

De même, l’analyse des orthophotos a permis une meilleure évaluation du terrain (densité de la couverture végétale) dans la délimitation des instabilités.

Le MNT-MO et son ombrage ainsi que les orthophotos ont été mis à notre disposition par le Système d’information du territoire de Fribourg (SYSIF).

3.2. Méthodologie Les cartes de sols de fondation du canton de Fribourg ont été élaborées sous forme de SIG au

moyen de la suite de logiciels ArcGIS© d’ESRI. L’utilisation des systèmes d’information géographiques présente l’avantage de pouvoir facilement réactualiser les documents, que ce soit de manière locale ou globale. La réalisation des cartes s’est faite selon plusieurs degrés de travail. Tout d’abord, les données directement assimilables à l’une ou l’autre des classes de sols de fondation ont été reprises de leurs documents sources sous forme de polygones. Ensuite, l’ensemble des données réunies (études géologiques, forages, cartes, MNT, …) a été interprété en termes de nature, épaisseur et lithologie de la couverture quaternaire. On peut résumer la méthode appliquée (pour les feuilles 1185 Fribourg, 1205 Rossens et 1224 Moudon) par les étapes suivantes :

o Extraction des polygones des classes A et F1 à partir des cartes géologiques. Les polygones des formations rocheuses à l’affleurement et sous couverture quaternaire peu épaisse permettent de délimiter la classe A. Les marais et zones marécageuses ainsi que les dépôts artificiels définissent la classe F1.


o Les polygones des classes C et D sont ensuite démarqués à l’aide des données de sondages. La délimitation spatiale en surface s’appuie également sur des indices topographiques comme la rupture de pente des versants ou la proximité d’affleurements rocheux.

o On définit ensuite les polygones de la classe F2. Dans cette optique, on extrait les zones en glissement de la carte géologique ainsi que les instabilités de terrain répertoriées sur la carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (DTP, 2000 ; SeCa, 2007). Certaines limites ont ensuite été affinées à l’aide de l’ombrage du MNT-MO.

o En dernier lieu, la classe de sols de fondation E est créée par défaut.

3.3. Classification des sols de fondation selon la norme SIA 261

L’ensemble du canton de Fribourg a été subdivisé en différentes catégories de sols de fondation définies par les classes de la norme SIA 261 (Table 1). D’une manière générale, on a procédé aux associations suivantes :

A. Classe A

La classe A concerne l’ensemble des roches cimentées affleurantes et/ou recouvertes d’une épaisseur de terrains meubles n’excédant pas 5 mètres. Il s’agit essentiellement des formations molassiques du plateau ainsi que des nappes de flyschs et calcaires des Préalpes. Lorsque les cartes géologiques sont à disposition, les formations affleurantes ainsi que celles sous couverture quaternaire peu épaisse (inférieure à 2 mètres) ont été transcrites directement en classe A. Par mesure sécuritaire, les formations sous couverture quaternaire peu épaisse n’ont en général pas été agrandies.

B. Classe B

La classe B comprend les graviers et sables cimentés et/ou surconsolidés, de type moraine de fond, de plus de 30 mètres d’épaisseur. Aucun dépôt de ce type d’une telle épaisseur n’a été répertorié sur le territoire cantonal fribourgeois.

C. Classe C

La classe C regroupe les sédiments grossiers fluvio-glaciaires (graviers et sables grossiers) ainsi que les dépôts morainiques non consolidés d’une épaisseur supérieure à 30 mètres.

D. Classe D

La classe D se rapporte aux sédiments fins, d’une épaisseur supérieure à 30 mètres, généralement localisés dans les zones à faible gradient topographique et les zones de débordement des rivières. On estime usuellement que ces zones sont susceptibles de phénomènes de liquéfaction dans la mesure où la nappe phréatique se trouve à moins de 10 mètres de la surface topographique.

E. Classe E

La classe E comporte les dépôts morainiques, fluvio-glaciaires et/ou glacio-lacustres d’une épaisseur comprise entre 5 et 30 mètres. On en trouve abondamment sur tout le Plateau ainsi que sur les versants des Préalpes.

F. Classe F

La classe F est subdivisée en deux sous-classes F1 et F2 : respectivement les zones marécageuses tourbeuses ou à matière organique d’une épaisseur de plus de 10 mètres reprises des cartes géologiques et les zones instables en glissements actifs ou susceptibles d’être réactivés. Ces zones instables ont été extraites directement de la carte géologique et de la carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (DTP, 2000). À noter que les terrains


remaniés et/ou remblayés ont été assimilés à la classe F1 puisque leur comportement sous contrainte sismique n’est a priori pas déterminé.

3.4. Intégration des données

A. Transcription des cartes géologiques

Comme nous l’avons vu précédemment, les formations correspondant aux classes A (roches affleurantes et sub-affleurantes), F1 (marais, zones marécageuses et remblais) et F2 (glissements de terrain) ont été reprises directement des cartes géologiques. Les formations quaternaires n’ont quant à elles pas pu être transcrites systématiquement en classes de sols de fondation. En effet, celles-ci représentent souvent des unités géomorphologiques (cônes d’éboulis, terrasses alluviales, etc.) dont la lithologie et principalement l’épaisseur comportent une forte variabilité latérale. La Table 2 ci-dessous fournit néanmoins une aide à la transcription de la plupart des configurations géologiques rencontrées en Suisse (CREALP, 2004).

Lithologie / Phénomène et épaisseur Classes de sols Remarques

Roche en place A

Dépôt d’éboulement 0-5m sur rocher A

Dépôt d’éboulement 5-30m sur rocher E

Dépôt d’éboulement > 30m sur rocher C

Dépôt d’éboulement 0-30m sur alluvions C-D En fonction du type de dépôts sous-jacents

Dépôt d’éboulement t > 30m sur alluvions C

Voile d’éboulis 0-5m A

Voile d’éboulis 5-30m E

Voile d’éboulis > 30m C

Tassement de versant rocheux A

Glissement de terrain identifié F2

Plaquage morainique 0-5m sur rocher A

Plaquage morainique 5-30m sur rocher E

Plaquage morainique > 30m sur rocher C

Moraine 0-3 m sur alluvions grossiers C

Moraine > 30m sur alluvions grossiers C

Moraine 0-5m alluvions fins D

Moraine 5-30m sur alluvions fins C-D En fonction de l’épaisseur de la moraine

Moraine > 30m sur alluvions fins D

Sables grossiers, graviers 0-5m sur rocher A

Sables grossiers, graviers 5-30m sur rocher E

Sables grossiers, graviers > 30m sur rocher C

Limons, argiles 0-5m sur rocher A


Lithologie / Phénomène et épaisseur Classes de sols Remarques

Limons, argiles 5-30m sur rocher E

Limons, argiles > 30m sur rocher D

Limons, argiles 0-30m sur alluvions C-D En fonction du type d’alluvions sous-jacents

Limons, argiles > 30m sur alluvions D

Marécages, tourbe 0-5m sur rocher A

Marécages, tourbe 5-10m sur rocher E-F1 Choix sécuritaire: F1

Marécages, tourbe > 10m sur rocher F1

Marécages, tourbe 0-5m sur alluvions C-D En fonction du type d’alluvions sous-jacents

Marécages, tourbe 5-10m sur alluvions C-D-F1 Choix sécuritaire: F1

Marécages, tourbe > 10m sur alluvions F1

Table 2 : Aide à la décision pour l’attribution d’une formation géologique à une classe de sol de fondation SIA 261 (CREALP, 2004).

B. Intégration des données de forages

L’intégration des données de forages s’est faite de manière systématique à partir des critères établis par le CREALP (2004) puis repris par les directives fédérales (OFEG, 2004) dans la Table 2. Les données de forages servent principalement à contraindre l’épaisseur (inférieure ou supérieure à 30 mètres) ainsi que la composition lithologique de la couverture quaternaire permettant ainsi de délimiter les classes C, D et E.

Notons cependant que l’interprétation d’un forage reste sujette à un certain nombre d’incertitudes. En effet, la description d’un forage peut varier selon la sensibilité du géologue et la qualité du matériel foré (carottes ou cuttings). De plus, un log de forage ne présente que rarement une lithologie unique. On a en général des alternances de niveaux sablo-graveleux grossiers avec des niveaux plus fins, limoneux et argileux (Figure 4). L’analyse d’un tel log peut donc être faite de manière subjective, en considérant la part majoritaire de lithologies grossières ou fines pour distinguer les classes de sols de fondation C et D respectivement.

En l’absence de données de forages contraignantes, la délimitation des classes C/D et E s’appuie sur des indices topographiques comme la rupture de pente des versants ou la proximité des affleurements rocheux. De plus, certains indices géologiques peuvent servir, comme par exemple la présence de marécages ou d’alluvions dans les vallées qui peuvent témoigner d’un probable surcreusement glaciaire (PARRIAUX, 1981). La Figure 5 illustre ces propos en montrant la répartition des classes de sols de fondation A et C/D et F1 (marais) sur un dégradé de couleur du MNT-MO du territoire couvert par la feuille 1224 Moudon. Les limites de polygones des classes C/D sont en bleu et celles de la classe A en gris. Les limites des marais et zones marécageuses sont en violet. Les forages indiquant une profondeur de Quaternaire supérieure à 30 mètres sont marqués en bleus et ceux dont la couverture meuble est inférieure à 30 mètres en gris. Cette figure montre la correspondance établie entre la dépression de Bulle-Romont et la zone de classe C principale de la feuille 1224 Moudon.


Figure 5 : MNT-M

O en dé

gradé de couleur (©

Eta

t de

fribo

urg) sur le territoire couvert par la fe

uille 122

4 Moud

on. Les

contours des classes de sols de fond

ation A, C

/D et F1 (marais) sont en gris, b

leu et violet respectivement. Les fo

rages

indiqu

ant un

e couverture m

euble supérieure à 30 mètres sont en bleus, les autres en gris. Les détails sont dans le texte.


C. Intégration des données de rapports géologiques

Différentes études géophysiques (géothermiques, géoélectriques, …) ont été utilisées pour affiner les contours des différentes catégories de classes de sols de fondation. Nous livrons ici quelques exemples concernant la cartographie des feuilles 1185 Fribourg, 1205 Rossens et 1224 Moudon.

Évaluation du potentiel géothermique du canton de Fribourg (Groupement PGF, 2005)

L’étude sur l’évaluation du potentiel géothermique du canton de Fribourg (Groupement PGF, 2005) permet une meilleure connaissance du sous-sol, surtout de la région Guin-Tavel (Düdingen-Tafers) sur la feuille 1185 Fribourg. L’implantation de nombreuses sondes géothermiques verticales apporte des données lithologiques issues des profils de forages (Figure 4). Au total, 164 logs d’une profondeur variant de 75 à 250 mètres, ont été interprétés pour cette zone d’étude (Figure 6). De plus, pour chaque profil, la position des marqueurs principaux, soit l’altitude de la topographie et celle de la base du Quaternaire (toit du substratum rocheux) a été relevée. Cette étude permet ainsi d’établir une carte du toit de la Molasse sur une surface d’environ 54 km2 dans le secteur Est de la feuille 1185 Fribourg. Les classes de sols de fondation A, C/D et E sont ensuite délimitées d’après l’épaisseur de la couverture quaternaire, puis les classes C et D sont départagées suivant la lithologie observée sur les logs de forages et les cartes géologiques par un travail d’intégration et de compilation des données (Figure 7 et Figure 8). Notons que ce travail d’intégration a permis d’éviter certaines aberrations engendrées par la modélisation du toit de la molasse.

Figure 6 : Localisation des sondes géothermiques verticales existantes (croix bleues) dans la région de Guin-Tavel (Groupement PGF, 2005). Fond topographique : CP25, © swisstopo.


Figure 7 : Carte de l’épaisseur du Quaternaire dans la région de Guin-Tavel. Le rouge indique les zones à faible épaisseur, alors que le bleu montre une épaisseur de plus de 30 mètres (Groupement PGF, 2005).


Figure 8 : Carte des sols de fondation de la feuille 1185 Fribourg dans la région de Guin-Tavel après interprétation de la carte de l’épaisseur du Quaternaire, des cartes géologiques, ainsi que des logs de forages provenant de l’étude d’évaluation du potentiel géothermique du canton de Fribourg (Groupement PGF, 2005).

Étude géoélectrique des cours d’eau interglaciaires à l’Ouest de la ville de Fribourg (MARESCOT et al., 2003)

L’étude géoélectrique des cours d’eau interglaciaires à l’Ouest de la ville de Fribourg (MARESCOT et al., 2003) recouvre une partie des feuilles 1185 Fribourg et 1205 Rossens (région de Moncor – Matran). Ce travail met en évidence une série de sillons quaternaires étroits et profonds représentant les anciens cours de la Sarine et de la Glâne. Les sondages électriques apportent de précieuses données sur la nature et l’épaisseur des remplissages. À partir de données géophysiques, géotechniques et géologiques, les auteurs ont pu établir une carte du toit de la Molasse (Figure 9) qui permet la délimitation des classes A, C/D et E dans cette zone. Cette étude a de plus une grande importance dans la détermination des effets de site liés aux paléo-vallées.


Figure 9 : Carte du toit de la Molasse établie à partir de données géologiques, géotechniques et géoélectriques (Marescot et al., 2003). Le cadre indique la région comprise sur la figure 10.

Figure 10 : Extrait de la carte des sols de fondation de la feuille 1205 Rossens où la classe C a pu être établie d’après la carte du toit de la Molasse dans cette région.


Contribution à l’étude des ressources en eau du bassin de la Broye (PARRIAUX, 1981)

Les travaux de Parriaux (PARRIAUX, 1978, 1981) apportent des informations sur l’épaisseur et la lithologie de la couverture quaternaire dans le bassin de la Haute-Broye, de Oron-la-Ville à Moudon sur la feuille 1224 Moudon (Figure 11). Une série de coupes à travers la vallée de la Broye place le sustratum rocheux près de la surface. En effet, la couverture morainique ne dépasse que rarement 30 mètres. Les formations rhodaniennes et les alluvions récentes de ce tronçon ont donc été regroupées dans la classe de sols de fondation E. La carte des isohypses de la base des sédiments quaternaires en Suisse occidentale (PUGIN, 1988) montre cependant un surcreusement de la vallée au nord de Moudon (toit de la Molasse à plus de 30 mètres de la surface). Parriaux décrit les alluvions de cette zone comme majoritairement formées de graviers et de sables. Une parcelle de classe C est donc délimitée au nord de Moudon dans la vallée de la Broye.

Figure 11 : Extrait de la carte hydrogéologique du bassin de la Broye et profils du remplissage quaternaire (PARRIAUX, 1981).

Carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (DTP, 2000 ; SeCa, 2007)

La carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (DTP, 2000 ; SeCa, 2007) recense les instabilités de terrain du canton sur la base d’analyses morphologiques, de photographies aériennes et de cartes existantes. Les glissements de terrain y sont répertoriés en fonction de leur degré d’activité et de leur profondeur estimative. Tous à l’exception des glissements superficiels (profondeur inférieure à 2 mètres) ont été pris en compte pour compléter ou modifier les contours de la classe F2 des cartes de sols de fondation (Figure 13).


Modèle numérique de terrain de la mensuration officielle (MNT-MO)

Le modèle numérique de terrain de la mensuration officielle (MNT-MO) donne une représentation de la surface topographique du terrain nu (non bâti et sans végétation) avec une précision de 1 mètre (jusqu’à 2000 mètres d’altitude). Ce modèle peut être transformé en ombrage (image en niveau de gris) avec une résolution de 1 mètre représentant la morphologie du territoire grâce à une technique d’ombrage virtuelle. Le degré de détail obtenu permet une excellente analyse du relief et des phénomènes de surface qu’il a enregistré. De plus, une carte des pentes a été calculée à partir du MNT. On a regroupé les pentes par ensembles fournissant des informations sur les zones susceptibles au déclanchement d’un glissement de terrain à partir de valeurs limites inspirées de la littérature (EPFL, 1985 ; VAN WESTEN, 1997 ; IGAR, 2008). Les classes de pentes sont les suivantes :

o 0-18°: Zones plates. Des glissements superficiels peuvent se produire pour certains terrains argileux incohérents ;

o 18-33°: Cette classe de pente est la plus favorable au déclenchement de glissements pour des sols incohérents ;

o 33-37°: Limite de stabilité des éboulis. Des terrains cohérents peuvent devenir instables ;

o >37°: Extension de la classe précédente à des roches compactées et cimentées. D’autres types d’instabilités peuvent se produire (éboulements, chutes de blocs), dès 54° on peut envisager des phénomènes d’écroulement.

Une analyse croisée de l’ombrage et de la carte des pentes en 2D dans ArcMap© et en 3D dans ArcScene© d’une part et des zones en glissement de la carte géologique et de l’inventaire des terrains instables d’autre part a permis dans certains cas de modifier la surface des polygones de la classe F2. Notamment, lorsque la morphologie indique un terrain accidenté et que les pentes sont supérieures à 18°, les zones en glissements ont été agrandies par mesure sécuritaire (Figure 12 ; Figure 13 ; Figure 14).

Figure 12 : Extrait de la carte des pentes superposées à l’ombrage dans ArcMap© au Sud-Est de la feuille 1224 Moudon. Les pentes de 18-33° sont en verts, celles de 33-37° et 37-54° en orange clair et foncé

respectivement. Les lobes des glissements sont parfaitement reconnaissables au pied des Préalpes. Les escarpements se dessinent également de manière très distincte. Ombrage MNT-MO : © Etat de Fribourg.


Figure 13 : Même zone d’étude que la figure précédente. Les glissements de l’inventaire des instabilités du canton (DTP, 2000) sont affichés en rouge sur la carte géologique (© OFEG-swisstopo GA25-PK-FR).

Figure 14 : Aperçu de la carte des sols de fondation de la feuille 1224 Moudon pour la même région que les figures 12 et 13. La classe F2 en bleu foncé tient compte des données de la carte géologiques, de l’inventaire des instabilités de terrain (DTP, 2000), des pentes et de la morphologie du paysage. Ombrage MNT-MO : ©

Etat de Fribourg.

Coordination des cartes de sols de fondation du canton - 35

4 - COORDINATION DES CARTES DE SOLS DE

FONDATION DU CANTON

La coordination des cartes de sols de fondation à l’échelle 1 : 25'000 du canton de Fribourg vient terminer l’étude de microzonage sismique du canton de Fribourg. Les cartes de sols de fondation du canton de Fribourg élaborées en projets SIG et répertoriées selon la Figure 2 nous ont été remises par l’OFEV sous leur forme initiale.

Pour cette partie du travail, une certaine systématique a été appliquée dans le but d’uniformiser les fichiers sources d’une part et de coordonner les bordures des cartes selon les mêmes critères d’autre part. Le présent chapitre s’attache à décrire dans les grandes lignes la méthodologie suivie.

4.1. Traitement des données brutes

Les données brutes des cartes de sols de fondation nous ont été fournies par l’OFEV sous forme de fichiers ArcGIS© (shapefiles) selon la répartition décrite sur la Figure 2. Puisque différents mandataires ont participé à l’élaboration de ces cartes, la forme des données n’était pas toujours la même, principalement au niveau des tables attributaires et de la topologie. La première partie du travail a donc été d’uniformiser ces données afin de pouvoir par la suite les coordonner et les regrouper dans un seul shapefile cohérent.

A. Mise à jour des tables attributaires

Les tables attributaires ont été mises à jour selon les exigences de l’OFEV. En plus du champ relatif à la classe de sol de fondation, les paramètres d’accélération horizontale sont à ajouter. La table attributaire finale contient donc les champs suivants :

o GFZ (propriété du champ : Text, 3) : zone d’aléa sismique suisse, 1, 2, 3a, 3b ;

o AGD_G (Text, 5) : accélération horizontale, 0.06, 0.10, 0.13, 0.16 respectivement ;

o BGK (Text, 3) : classe de sol de fondation, A, B, C, D, E, F1, F2.

Notons ici que les valeurs GFZ=0, AGD_D=0 et BGK=0 ont été attribuée aux lacs et aux rivières.

B. Mise à jour de la topologie

Les logiciels ArcGIS© possèdent des outils permettant la gestion des relations spatiales entre les différents éléments géométriques contenus dans un shapefile par la définition de règles topologiques. Dans le cas présent, les éléments géométriques à gérer sont des polygones. On leur a attribué les règles topologiques suivantes :

o les polygones ne doivent pas se superposer ;

o il ne doit pas exister de vide entre les polygones.

Ces deux règles impliquent tout d’abord que les limites des cartes (limites du canton et bordures des feuilles de l’Atlas topographique) doivent être redessinées à l’unité près afin de coïncider entre elles lors du regroupement final des données. L’intérieur des cartes a également du être systématiquement contrôlé afin d’éliminer différents types d’erreurs d’édition,


principalement des zones vides entre les polygones, mais aussi parfois des polygones en « double couche », cachés sous (ou posés sur) des polygones plus grands (Figure 15).

Figure 15 : Exemple de corrections de la topologie des données brutes.

Les licences de type ArcEditor/ArcInfo de ArcGIS© donnent accès à une suite d’outils permettant la mise en évidence des erreurs de topologie (« dirty areas ») par la création d’une « couche topologique ». Sur certaines feuilles, jusqu’à 3'000 zones d’erreurs ont été décelées. La correction de ces fautes n’étant pas automatique, un mode opératoire systématique a été établi en vue de gagner du temps (voir en annexe).

Une fois les erreurs de topologie corrigées, la coordination des cartes de sols de fondation a pu être débutée.


4.2. Coordination des cartes de sols de fondation du canton

A. Méthode appliquée

Afin de synchroniser les cartes de sols de fondation du canton de Fribourg, les bordures communes ont été vérifiées une à une suivant la numérotation de la Figure 2. Lors de différences d’interprétation entre une carte et celle la jouxtant, on a pris appui sur les données suivantes pour modifier le tracé des limites de classe :

o les orthophotos du canton de Fribourg mise à disposition par le SIT fribourgeois ;

o le MNT 1m du canton de Fribourg et son ombrage fourni par le SIT fribourgeois ;

o les cartes géologiques et topographiques de l’Atlas suisse au 1 : 25'000 ;

o les données de forages mises à disposition par les mandataires et provenant soit de bureaux privés, soit du Service de l’environnement de Fribourg ou des Archives géologiques à Berne ;

o la carte des isohypses de la base des sédiments quaternaires en Suisse occidentale (PUGIN, A., 1988), ainsi que d’autres éléments bibliographiques (cités dans le texte).

Lorsque les données à disposition ne permettaient pas de prendre une décision univoque, on a choisi la solution défavorable (la classe de sol de fondation de risque supérieur gagne).

B. Synchronisation des bordures communes

Dans ce qui suit, nous retraçons les modifications les plus importantes qui ont du être effectuée lors de la coordination des cartes de sols de fondation.

Bordure n°3 : Payerne Sud – Romont Nord (Figure 16)

Au nord de Ménières, l’interprétation en termes de classes de sols de fondation de la grande gravière diffère entre les feuilles Payerne et Romont. Sur la feuille Payerne, la gravière présente un noyau de classe de sol de fondation A, entourée d’un anneau de classe E et F1. Du côté de Romont, l’entièreté de la gravière se trouve en classe C.

La carte géologique Romont indique que la grande gravière de Ménières se trouve dans des dépôts fluvioglaciaires et/ou fluviatiles, en terrasse et cône d’alluvions perché ou en placage résiduel (q5s), d’une épaisseur supérieure à 30 mètres en cet endroit. Un sondage dans le Bois de Verdières révèle de plus en ce lieu la présence de 2 niveaux de limons argileux varvés (WEIDMANN, M., 1996). Sur les orthophotos, la gravière se distingue très clairement comme un terrain entièrement mis à nu.

Lors de la coordination, nous avons donc supprimé les classes A et E (substrat à moins de 5 et 30 mètres respectivement) et redessiné toute la gravière en classe F1, soit en zone remblayée par mesure sécuritaire.


Figure 16 : Bordure n°3 : coordination de la grande gravière de Ménières. Cartes géologiques : © OFEG-swisstopo GA25-PK-FR ; cartes topographiques : CP25 © swisstopo ; Ombrage MNT-MO et orthophotos : ©

Etat de Fribourg.


Bordure n°4 : Payerne Est – Fribourg Ouest (Figure 17)

A l’ouest d’Avenches, dans l’angle nord-ouest de la feuille Fribourg, les dépôts d’inondation du lac de Morat ne sont pas définis de la même manière sur les feuilles Payerne, Morat et Fribourg. En effet, sur les feuilles Payerne et Morat, ces dépôts ont été traduits en classe de sol de fondation F1 alors que sur la feuille Fribourg, ces mêmes dépôts sont définis en classe D. De plus, au niveau de Domdidier (feuille Fribourg), les cônes d’éboulis sont interprétés en classe C alors qu’on les trouve en classe E sur la feuille Payerne.

Morphologiquement, la région concernée se situe sur le flanc est de la vallée de la Broye. Les limons d’inondation du lac de Morat (en bleu clair sur la carte géologique) y recouvrent à une profondeur variable (0-6 mètres) un complexe palustre constitué de tourbes, sables, limons et argiles lacustres (PYTHON et al., 1998 ; BECKER, 1978). Ce complexe est lui-même sus-jacent au remplissage alluvionnaire de la vallée de la Broye, constitué d’alternance de sables et graviers d’une épaisseur largement supérieure à 30 mètres. En effet, selon les auteurs, le surcreusement de la molasse au large d’Avenches pourrait atteindre une profondeur de 150 à 250 mètres (PUGIN, A., 1988 ; PARRIAUX, A., 1978). Par ailleurs, des sondages effectués dans les cônes de déjection bordant la vallée de la Broye atteignent la molasse à une profondeur inférieure à 10 mètres.

D’après ces arguments, nous avons donc choisi de regrouper les dépôts d’inondation du lac de Morat dans la classe F1 (présence de niveaux tourbeux) et les cônes de déjection bordant la vallée de la Broye dans la classe de sol de fondation E (molasse atteinte à moins de 10 mètres de profondeur dans certains cônes de déjection).

Bordure n°6 : Fribourg Est – Schwarzenburg Ouest (Figure 18)

Dans la région d’Alterswill, au sud-ouest de la feuille Schwarzenburg, les limites des cartes géologiques ne correspondent pas entre elles. En effet, la moraine rhodanienne (q4m) de la feuille Fribourg abouti sur de la molasse (m1 et o4) du côté de la feuille Schwarzenburg. L’interprétation de la géologie en classe de sol de fondation sur la feuille Fribourg met ainsi un cordon de classe C et une zone de classe E au contact de la molasse d’eau douce inférieure (classe A) sur la feuille Schwarzenburg.

L’analyse des orthophotos et du MNT 1m nous révèle une région de terres cultivées parsemées de forêts sur les reliefs. A l’Est, le Seeligraben qui coïncide avec la molasse d’eau douce inférieure (o4, en rose), se dessine très nettement sur le MNT 1m après un virage à angle droit amorcé plus au sud-ouest. Un forage à l’est de Galteren (feuille Fribourg) indique une profondeur de Quaternaire de plus de 68 mètres dans la moraine rhodanienne.

Suivant ces constats et dans un but sécuritaire, le cordon de classe C du côté de la feuille Fribourg est raccourci jusqu’au niveau du forage décrit précédemment et remplacé par une zone de classe E. De même, du côté de la feuille Schwarzenburg, on préfère la classe E plutôt que A. On remplace ainsi par un sol de fondation de classe E ce qui est indiqué comme de la molasse d’eau douce inférieure (o4) sur la carte géologique jusqu’à l’entrée du Seeligraben, où la présence de molasse à une profondeur inférieure à 5 mètres devient plus vraisemblable.


Figure 17 : Bordure n°4 : coordination des dépôts d’inondation du lac de Morat et des cônes de déjection au large d’Avenches. Cartes géologiques : © OFEG-swisstopo GA25-PK-FR ; cartes topographiques : CP25 ©

swisstopo.


Bordure n°14 : Moudon Est – Gruyères Ouest (Figure 19)

Entre Vaulruz et Bulle, sur la jonction des cartes Moudon et Gruyères, on trouve une différence notable d’interprétation au niveau de la largeur du cordon de classe de sol de fondation C.

D’un point de vue morphologique, le cordon de classe C suit une zone de dépression qui à plus grande échelle s’étend de Bulle (S-E) à Romont (N-W), joignant ainsi les moraines sarinienne et rhodanienne. Les données de forages à disposition entre Bulle et Vaulruz indiquent toutes une profondeur de couverture quaternaire supérieure à 30 mètres (classe C ou D). On trouve cependant du côté de la feuille Gruyère des affleurements de flyschs dans la vallée de la Trême attestant en ce lieu d’un susbtratum rocheux proche de la surface.

Suivant ces observations et par précaution, on affine le cordon de classe C du côté de la feuille Gruyère. La limite entre la classe C et E (limite du soubassement rocheux à 30 mètres) se fait en suivant la rupture de pente des versants sur l’ombrage du MNT-MO.

Bordure n°15 : Gruyères Sud – Château d’Oex Nord (Figure 20)

Au nord d’Enney, à la jonction des cartes Gruyères et Château d’Oex, l’interprétation des sols de fondation dans la vallée de la Sarine diffère. En effet, le fond de la vallée est en classe C sur la feuille Gruyères et en classe E sur la feuille Château d’Oex.

L’analyse comparée de la carte des isohypses de la base des sédiments quaternaires et du MNT-MO dans la vallée de la Sarine nous indique que le substrat rocheux se trouve toujours à plus de 30 mètres de la surface et donc que le remplissage quaternaire est supérieur à 30 mètres de profondeur.

Le fond de la vallée de la Sarine est donc traduit en classe de sol de fondation C sur toute sa longueur. La limite des contours est redessinée au plus proche en comparant la carte des isohypses aux valeurs d’altitude du MNT-MO.


Figure 18 : Bordure n°6 : synchro

nisation des do

nnées géologiques dans la régio

n d’Altersw

ill. Cartes géo

logiques : ©

OFE

G-

swissto

po G

A25-P

K-FR

; Ombrage M

NT-M

O et o

rthopho

tos : ©

Eta

t de Fribourg.


Figure 19 : B

ordure n°14

: co

ordination de cordon de classe de sols de fond

ation C dans la dépression Bulle-Romont. C

artes

géologiqu

es ©

OFE

G-sw

isst

opo G

A25

-PK-F

R ; Ombrage MNT-M

O : ©

Eta

t de

Fribo

urg.


C. Le problème de la feuille 1225 Gruyères

La carte des sols de fondation de Gruyères a été la première établie pour le canton de Fribourg. Sa réalisation s’est basée sur une partie des contours de la carte géologique vectorielle, notamment pour ce qui est des classes de sols de fondation A, F1 et F2 (roches affleurantes, marais/zones remblayée et glissement de terrain respectivement). La comparaison entre les cartes géologiques vectorisée et raster de Gruyères montre cependant qu’il existe un problème de géoréférencement sur la carte numérique. Cette erreur se traduit en un décalage d’environ 30 mètres par rapport à la carte raster sur l’entièreté de la feuille (Figure 21). Puisque les polygones de classes A, F1 et F2 de la carte des sols de fondation de Gruyères ont été repris directement de la carte géologique numérique, le décalage subsiste sur la carte des sols de fondation. De plus, cette carte ayant été réalisée en 2005, elle ne tient pas compte de la carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg (SeCa, 2007).

Dans le but de pouvoir coordonner la carte des sols de fondation de Gruyères avec les autres feuilles (correctement géoréférencées), les polygones de classe A, F1 et F2 ont été recalés dans la mesure du possible (travail fastidieux…) à l’aide des outils topologiques ArcGIS©. On a ensuite intégrés les polygones de zones en glissement provenant de la carte des instabilités de terrain du canton de Fribourg afin que cette dernière soit prise en compte comme pour les autres cartes de sols de fondation (Figure 21).

D. Les klippes fribourgeoises non mandatées

En dehors des parcelles mandatées, un certain nombre de débordement et de klippes restait à réaliser pour avoir les sols de fondation du territoire cantonal fribourgeois au complet. Il s’agit des zones suivantes (Figure 2) :

o Débordement sur la feuille 1145 Bielersee ;

o Débordement sur la feuille 1166 Bern ;

o Débordement de la klippe de Payerne sur la feuille 1183 Grandson ;

o Klippe sur la feuille 1203 Yverdon-les-Bains ;

o Débordement sur la feuille 1246 Zweisimmen.

Ces terrains ont été interprétés en termes de sols de fondation à l’aide des cartes géologiques (lorsqu’elles existent), des orthophotos, des ombrages du MNT-MO ainsi que des bordures des cartes de sols de fondation déjà existantes. Aucune complication particulière n’est à mentionner.


Figure 20 : B

ordure n°15

: co

ordination des sols de fond

ation dans la vallée de la Sarine. O

mbrage MNT-M

O : ©

Eta

t de

Fribo

urg.


Figure 21 : À gauche : erreur de géo

référencement de la carte géo

logique vecto

rielle entraînant un décalage de 30 mètres enviro

n par rappo

rt à la carte raster. À dro

ite : apport de l’inventaire des instabilités de terrain du canto

n de Fribourg (D

TP, 2000 ; SeC

a, 2007). Cartes géo

logiques : ©

OFE

G-sw

isstopo G

A25-P

K-FR

.


4.3. Validation de la topologie et finalisation des données Une fois la synchronisation des cartes de sols de fondation terminée, on a procédé à la

finalisation des données. Une carte globale du canton a été créée à partir des cartes individuelles (merge des shapefiles). A la demande de l’OFEV, des cartes par zones d’aléa sismique ont également été établies. Au vu de la pléthore de fichiers à gérer, une nomenclature systématique a été appliquée (Figure 22) :

o Les cartes globales du canton ont été regroupées sous FRIBOURG avec en deuxième partie la zone d’aléa sismique pour les cartes par zones (ex : FRIBOURG_zone_1) ;

o Les cartes individuelles sont définies par le nom de la feuille de l’atlas topographique qui leur correspond ; par exemple : Moudon ;

o Lorsque la carte individuelle ne comporte que la part fribourgeoise de la feuille de l’atlas correspondante, on ajoute FR au nom de la feuille ; par exemple : Moudon_FR ;

o Lorsque la carte individuelle est coupée par zones, on ajoute en dernière partie la zone d’aléa sismique suisse en question ; par exemple : Moudon_zone_1 pour le territoire de la feuille Moudon couvert par la zone d’aléa sismique 1 ou Moudon_FR_zone_1 pour la part fribourgeoise de la feuille Moudon couvert par la zone d’aléa sismique 1.

Les shapefiles obtenus ont été placés dans 2 dossiers :

o FEUILLE_ATLAS_TOPO_25K pour les cartes individuelles ;

o FRIBOURG_CANTON pour les cartes globales.

Un projet ArcMap© (MICROZONAGE_FRIBOURG.mxd), dans lequel toutes les cartes (individuelles et globales) ont été chargées avec leur légende est disponible dans le dossier VIEW_PRJ. Ce projet a été établi avec la version 9.2 d’ArcGIS©. Il a été enregistré sous forme de layout pour une impression en format A0 de la carte des sols de fondation du canton de Fribourg.

Afin de valider la topologie des données, tous les shapefiles ont été importés dans une Personal Geodatabase (voir en annexe). Une topologie a été créée et validée pour chaque shapefile. Cette étape vient terminer la coordination des cartes de sols de fondation du canton de Fribourg.

Conclusion - 49

5 - CONCLUSION

Le microzonage sismique des différentes feuilles du canton de Fribourg représente une étape indispensable dans le cadre de l’évaluation de l’aléa sismique local. Les cartes de sols de fondation au 1 : 25'000 constituent un outil précieux pour le dimensionnement parasismique des ouvrages par la prise en compte des spectres de réponses élastiques associés à chacune des classes de sols de fondation définies par la norme SIA 261.

La coordination des cartes de sols de fondation du canton de Fribourg permet d’obtenir dans un seul document cohérent toutes les données de microzonage à l’échelle 1 : 25'000 du canton. Différents mandataires ayant participés à l’élaboration des données sources, on peut cependant trouver une certaine disparité au niveau de la sensibilité des interprétations en termes de classes de sols de fondation qui peuvent différer d’un géologue à l’autre.

D’une manière générale, la partie Nord du canton, située sur le Plateau, est caractérisée par une forte densité de classe de sols de fondation E, indiquant ainsi la présence de molasse à faible profondeur lorsque celle-ci n’est pas à l’affleurement. Quelques cordons de classe de sols de fondation C témoignent néanmoins du passé glaciaire de la région avec par endroit des surcreusements pouvant atteindre plus de 150 mètres de profondeur, notamment dans la vallée de la Broye et dans la dépression de Bulle-Romont. La part Sud du canton se trouve dans les Préalpes. La roche y est donc plus fréquemment à l’affleurement (classe A). La zone présente néanmoins de nombreux glissements de terrain (classe F2), spécialement sur les nappes de flyschs préalpines et la molasse subalpine.

La quantité de données en jeu a nécessité la mise en place d’une méthodologie rigoureuse et systématique. Une bonne maîtrise des logiciels ArcGIS© a permis d’établir une base de données propre qui pourra par la suite être facilement réactualisée. Les contours des cartes de sols de fondation peuvent en effet être affinés au gré des nouvelles connaissances du sous-sol (nouvelles données de forage par exemple) à grande échelle ou à plus petite échelle pour du microzonage spectral.

Bibliographie - 51

BIBLIOGRAPHIE

ABA-GEOL SA, 2008 : « Microzonage sismique - Partie fribourgeoise de la feuille 1245 Château d’Oex », Rapport ABA-GEOL SA FR02377, Fribourg.

ABA-GEOL SA, 2008 : « Microzonage sismique - Partie fribourgeoise de la feuille 1165 Morat », Rapport ABA-GEOL SA FR02154_Morat, Fribourg.

ABA-GEOL SA, 2008 : « Microzonage sismique - Partie fribourgeoise de la feuille 1184 Payerne », Rapport ABA-GEOL SA FR02154_Payerne, Fribourg.

ATLAS GEOLOGIQUE DE LA SUISSE 1 : 25'000, « Feuilles 026 Schwarzenburg, 036 Guggisberg, 047 Montreux, 060 Bielersee, 063 Murten, 064 Les Mosses, 067 Neuchâtel, 092 Châtel-St-Denis, 094 Yverdon-les-Bains, 098 Fribourg, 099 Romont, 100 Bern, 103 Moudon, 105 Rossens, 115 Gruyères », Service hydrologique et géologique national, Berne.

ATLAS TOPOGRAPHIQUE DE LA SUISSE 1 : 25'000, « Feuilles 1145 Bielersee, 1164 Neuchâtel, 1165 Murten, 1166 Bern, 1183 Grandson, 1184 Payerne, 1185 Fribourg, 1186 Schwarzenburg, 1203 Yverdon-les-Bains, 1204 Romont, 1205 Rossens, 1206 Guggisberg, 1224 Moudon, 1225 Gruyères, 1226 Boltigen, 1244 Châtel-St-Denis, 1245 Château d’Oex, 1246 Zweisimmen, 1264 Montreux et 1265 Les Mosses », Office fédéral de la topographie swisstopo, Berne.

BECKER, F., 1973 : « Feuille 1165 Murten – Atlas géologique de la Suisse 1 : 25'000, Notice explicative 63 », Commission Géologique Suisse, Berne.

CREALP, 2004 : « MICROZONAGE SISMIQUE DE LA VALLEE DU RHONE ENTRE BRIG ET LEMAN. CARTOGRAPHIE 1 : 25'000 DES SOLS DE FONDATION SELON LA CLASSIFICATION DE LA NORME SIA

261 », SION.

DTP, 2000 : « Carte d’inventaire des terrains instables du canton de Fribourg », Direction des travaux publics du canton de Fribourg, Fribourg.

EPFL, AA. VV., 1985 : « Détection et utilisation des terrains instables, Projet DUTI », Rapport technique, Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, 229p.

GABUS, H. J., 2000 : « Feuille 1224 Moudon – Atlas géologique de la Suisse 1 : 25'000, Notice explicative 103 », Office des eaux et de la géologie, Berne.

GEOVAL, 2005 : « Microzonage sismique de la feuille Gruyères – Projet pilote », Rapport OFEG-Géoval, Sion.

GROUPEMENT PGF, 2005 : « Évaluation du potentiel géothermique du canton de Fribourg », Rapport final.

IGAR, 2008 : « CARTE INDICATIVE DE DANGER DES MOUVEMENTS DE VERSANTS DU CANTON DE VAUD », UNIVERSITE DE LAUSANNE – FACULTE DE GEOSCIENCES ET ENVIRONNEMENT – INSTITUT DE

GEOMATIQUE ET ANALYSE DE RISQUE, LAUSANNE, NON PUBLIE.


INSTITUT GEOTECHNIQUE, 2008 : Microzonage sismique des parties fribourgeoises des feuilles 1186 Schwarzenburg, 1206 Guggisberg et 1226 Boltigen, Rapport n° de projet 31.3641.001, Berne.

MARESCOT, L., LIACI, S. & CHAPELIER, D., 2003. « Étude géoéléctrique des cours d’eau interglaciaires à l’Ouest de la ville de Fribourg (Suisse) », Eclogae Geologicae Helvetiae, 96 (2), 261-273.

OFEG, 2004 : « Principe pour l’établissement et l’utilisation d’études de microzonage en Suisse, Directives de l’OFEG », Berne.

PARRIAUX, A., 1978 : « Quelques aspects de l’érosion et des dépôts quaternaires du bassin de la Broye », in : Eclogae Geologicae Helvetiae 71 (1), 207-217.

PARRIAUX, A., 1981 : « Contribution à l’étude des ressources en eau du bassin de la Broye », Thèse de doctorat n°393, Ecole polytechnique fédérale de Lausanne.

PUGIN, A., 1988 : « Carte des isohypses de la base des sédiments quaternaires en Suisse occidentale, avec quelques commentaires, Rapports géologiques », Service hydrologique et géologique national, Office fédéral de la protection de l’environnement, Berne.

PYTHON, C., BERGER, J.-P., PLANCHEREL, R., 1998 : « Feuille 1185 Fribourg – Atlas géologique de la Suisse 1 : 25'000, Notice explicative 98 », Service hydrologique et géologique national, Berne.

SAUDAN, C., MOSAR, J., 2006 : « Microzonage sismique de la feuille Fribourg », Rapport ECAB – OFEV, Faculté de Géosciences - Université de Fribourg.

SAUDAN, C., MOSAR, J., 2007 : « Microzonage sismique de la feuille Rossens », Rapport ECAB – OFEV, Faculté de Géosciences – Université de Fribourg.

SECA, 2007 : « Carte d’inventaire des terrains instables, notice explicative », Direction de l’aménagement, de l’environnement et des constructions (SeCa), Direction des institutions, de l’agriculture et des Forêts (SFF), Canton de Fribourg.

SIA, 2003 : « Actions sur les structures porteuses », Norme SIA 261, Zurich, 75p.

VAN WESTEN, C. J., RENGERS, N., TERLIEN M. T. J. and SOETTERS, R., 1997: « Prediction of the occurence of slope instability phenomena through GIS based hazard zonation », in: Geol Rundsch 86 (1997), 404-414.

VOUILLAMOZ, N., MOSAR, J., 2008 : « Microzonage sismique de la feuille Moudon », Rapport ECAB – OFEV, Faculté de Géosciences - Université de Fribourg.

VOUILLAMOZ, N., MOSAR, J., 2008 : « Microzonage du canton de Fribourg, coordination au 1 : 25'000 des cartes de sols de fondation du canton », Rapport ECAB – OFEV, Faculté de Géosciences – Université de Fribourg.

WEIDMANN, M., 1996 : « Feuille 1204 Romont – Atlas géologique de la Suisse 1 : 25'000, Notice explicative 99 », Service hydrologique et géologique national, Berne.

Annexes - 53

ANNEXES

Annexes - 55

ASPECTS TECHNIQUES DE LA COORDINATION

DES CARTES DE SOLS DE FONDATION

Corrections de la topologie

Création des shapefiles « Limite »

Pour chaque carte, un shapefile « Limite » contenant un polygone aux limites exactes de la feuille de l’atlas topographique (par exemple pour la feuille 1185 Fribourg : 567'500.000 ; 182'000.000 ; 585'000.000 ; 194'000.000) est créé.

Remplissage des zones vides à l’aide de la fonction Union

On utilise la fonction Union (ArcToolBox → Analysis → Overlay → Union) pour joindre chaque carte à son shapefile « Limite ». Cette opération permet de remplir en une fois toutes les zones vides d’une carte, aussi petites soient-elles.

Clip des cartes aux limites exactes du canton et du bord de feuille

La fonction Clip (ArcToolBox → Analysis → Extract → Clip) permet de découper chaque carte aux limites exactes du canton et de la feuille de l’atlas topographique correspondante (à partir du shapefile « Limite » de la carte concernée).

Attribution des polygones « vides »

A partir de la table attributaire du shapefile obtenu, on commence par sélectionner un par un les polygones vides créés précédemment afin de séparer chacune de leurs parts à l’aide de l’outil Explode Multi-part Feature (ArcMap → Advanced Editing → Explode Multi-part Feature). Cela fait, on attribue manuellement chaque polygone par un Merge à l’un des polygones adjacents. (Possibilité d’en sélectionner plusieurs à la fois pour autant qu’ils doivent être joint au même polygone…) Pour les lacs et rivières, on donne la valeur 0 à chaque champ de la table attributaire. Sur certaines cartes, jusqu’à 3000 polygones ont du ainsi être édités.

Récupération des polygones en « double-couche »

À l’aide de l’outil Clip en mode édition (menu Editor), on découpe les polygones contentant de plus petits polygones en « double-couche ». Il s’agit en général de glissements de terrain, souvent ajoutés en fin de vectorisation à partir de la carte des instabilités de terrain du canton de Fribourg (SeCA, 2007) et de ce fait mal intégrés à la carte de sol de fondation.

Vérification finale

La commande Effects permet de dérouler à l’écran un shapefile sur un autre. (En l’occurrence le shapefile original sur le shapefile corrigé). On vérifie ainsi qu’aucun polygone n’ait été perdu lors des corrections topologiques.

Puisque beaucoup de données sont en jeu, un shapefile intermédiaire est créé pour chacune des étapes précédentes. Par ce moyen, il est toujours possible de revenir en arrière si une correction « tourne mal ».


Coordination des cartes de sols de fondation

Les bordures communes des cartes ont été numérotées (Figure 2) afin de pouvoir être contrôlées de manière systématique. Un shapefile intermédiaire a été enregistré après la coordination de chaque jointure, permettant ainsi un retour continu à une étape de synchronisation antérieure.

Les modifications ont été effectuées en utilisant l’outil snapping. Ce dernier a permis de conserver les bords des cartes aux coordonnées exactes en « snappant » systématiquement les polygones modifiés sur le shapefile « Limite » correspondant.

Une fois la coordination faite, les polygones appartenant à une même classe de sol de fondation sont regroupés entre eux à l’aide de la fonction Merge.

Validation de la topologie

Une fois la coordination des cartes de sols de fondation du canton terminée, la topologie des shapefiles finaux est validée à l’aide d’une topologie ArcGIS© (licence ArcEditor ou ArcInfo).

o Dans ArcCatalog©, création d’une geodatabase puis d’un feature dataset ;

o Dans ArcCataolg©, import des shapefiles finaux à valider dans le feature dataset ;

o Dans ArcCatalog©, création d’une topologie comprenant les limites du canton et les shapefiles finaux à valider. Appliquer les lois Must Not Overlap et Must Not Have Gaps à la topologie ;

o Dans ArcCatalog©, validation la topologie ;

o Dans ArcMap©, correction des éventuelles erreurs sur les shapefiles finaux à partir des « dirty areas » indiquées sur la couche topologique ;

o Dans ArcMap© (Data -> Export Data), export des données hors de la geodatabase une fois la topologie validée.

Annexes - 57

CARTE DES SOLS DE FONDATION DU CANTON

DE FRIBOURG

Carte prête à l’impression en format A0 sur le CD joint à ce document : MICROZONAGE_FRIBOURG.pdf

Microzonage sismique du canton de Fribourg - … · Microzonage sismique du canton de Fribourg -...

Documents

Transcript of Microzonage sismique du canton de Fribourg - … · Microzonage sismique du canton de Fribourg -...