Temporalité et Risques Géologiques

Temporalité et Risques Géologiques

Thomas LEBOURG

Maître de conférences, Habilité à Diriger des Recherches

Responsable du pôle Risques Gravitaire (Géoazur, CNRS, UNS)

Directeur Adjoint de l’Observatoire Multidisciplinaires des Instabilités de Versants

Expert près la Cour d’Appel Administrative de Marseille et les tribunaux du ressort

EQUIPE

Aléas et Vulnérabilités :

« couplages », processus et conséquences

Plan de la présentation

• Les aléas et les risques géologiques

• Les aléas gravitaires

• Les cycles temporels

• L’observation et l’ausculation

L’aléa correspond à la probabilité de l’apparition d’un

phénomène ou d’un évènement résultant de facteurs ou de

processus qui échappent au moins en partie à l’homme

L’enjeu est l’ensemble des personnes, des biens, des

équipements et/ou de l’environnement susceptibles d’être

affectés par le phénomène.

Les composantes du Risque

Paradoxe des aléas géologiques

Long terme : très bien déterminé

Court terme : indéterminable (sauf observation et auscultation)

Long terme … court terme ?

1 000 000 ans 10 000 ans 1000 ans 100 ans 10 ans 1 an

Les aléas géologiques

Tsunamis

Inondations

Séismes

Volcaniques

Mouvements de terrain


Comment intégrer le temps « géologique » dans le temps humain…

… surtout quand l’aléa gravitaire est généré par les évolutions

naturelles et les aggravations humaine :

- Quelques exemples de cas et caractéristiques

- Le temps long d’un grand glissement de terrain (Clapière)

- Le temps court et la responsabilité de l’homme

●Les glissements de terrain sont des mouvements qui affectent les talus et

les versants naturels.

Ils surviennent à la suite d'un ou de plusieurs événements naturels ;

● Forte pluie, neige, évapotranspiration,

● Séisme,

● Changement des caractéristiques mécaniques, …

ou sont la conséquence plus ou moins directe

● D'actions de l'homme,

telles que travaux de terrassements, construction, ou déforestation.

L'étude des glissements de terrain et la prévention des risques qu'ils

engendrent relèvent de la Géologie, la Géophysique et Géotechnique

●Les mouvements de terrain

Les différents types d'instabilités

●L'étude des glissements de terrain sous-entend la prévention de ces derniers,

ainsi que l'analyse des causes et facteurs qui conditionnent les mouvements.

●On retrouve sous le terme de mouvements de terrain toute manifestation de

déplacement d'une masse géologique sous l'effet de la pesanteur et de l'action

conjuguée de facteurs permanents et de facteurs déclenchants ou

aggravants.

● Le problème lié à l'analyse de ces facteurs est principalement d'ordre

temporel, car l'observation que l'on en fait est ponctuelle et à moins de se situer

au moment précis du déclenchement de ce dernier, il est difficile d'appréhender

les composantes (masses, volumes, vitesses, facteurs d'instabilités,…) qui

guident le mouvement.

Morphologie et dynamique

des mouvements de terrain

Chutes, écroulements

et basculements

Les glissements de terrain

Les affaissements et effondrements Le fluage

Les gonflements et rétractions

●Chutes, écroulements et basculements.

●Les chutes de blocs sont des mouvements ponctuels en milieu rocheux fracturé et

fissuré. On considère que les dislocations des massifs sont généralement dues à la

présence de discontinuités, dont l'évolution sont fonction de l'altération des formations,

de la cryofracturation, de l'action séismique…

●Les écroulements

sont des chutes

soudaines de masses

rocheuses

importantes.

L’écroulement type

est représenté par

l’effondrement de

pans de falaise en

plusieurs blocs.

●Basculement rocheux associé à un glissement sur banc

●Écroulement d’un surplomb

●Les glissements de terrain

●Les glissements se produisent plus généralement dans les sols et parfois les

roches homogènes où il n’y a pas de discontinuités géologiques suffisamment

persistantes

- 1974

Introduction

- 1978

Le plus grand glissement de terrain d’Europe

Glissement continu de ce versant marqué par des

périodes de glissement plus intense

- 1983

- 1987

- 1989

- 1992

- 1994

- 2001

Volonté de compréhension de la cinématique, des mécanismes de ruptures et des

interactions entre différents paramètres pouvant caractériser ce versant instable

L’évolution du site de 1940 à nos jours…

●Comprendre et décrire un phénomène en gestation depuis 11.000ans…

●1938

●1986

●1976 ●1984

●1992

Courbe d’évolution temporelle du déplacement moyen du versant sur 10 kans

Stade préliminaire (déformation lente) Stade avancé (cisaillement) Glissement rocheux

●Glissement du Clapier : 700 000m3


●Glissement de la Clapière : 65 000 000m3

●CETE Med


●Glissement de la Colle Longue : 90 000 000 000 m3

●Jomard, 2006


Observation

OMIV (SNO INSU)

Hydro Géophysique Déplacement GPS

MASSA

Bar Loup

Vence

Grasse

Rubi (Cian)

Naples

Sismo

Observatoire Régional et International

Les affaissements et effondrements

●Les affaissements se caractérisent par une dépression topographique sans rupture apparente. On rencontre

les affaissements dans des régions minières où il y a rupture en profondeur des galeries de mines.

Figure 1 : Effondrement de voûtes karstiques (Flageolet, 1989).

Légende : A) aven formé par effondrement du toit d’un puits, B) formation progressive d’une

cloche d’effondrement.

●Les effondrements se rencontrent dans les régions calcaires, là où il y a des cavités karstiques, mais aussi au-

dessus de vides artificiels (carrières, mines souterraines)… ou lorsqu’il y a présence de gypse (dissolution)…

300 ans 100 ans 10 ans 1 an

Analyse des risques d’effondrements dans le secteur

Grassois : des enjeux économiques forts

Effondrement par

dissolution de gypse

En région PACA

Gypse présent dans des formations du Trias et de l’Oligocène.

=> 630 km²

2% de la surface régionale

Problèmes occasionnés par la

présence de gypse :

• Effondrement de cavités

formées par dissolution du gypse

• Glissements de terrain liés à des

formations

gypseuses

●18 juin 2013

● > 26

Evènements marquants

> 1926 : Glissement de Roquebillière : 2 à 3

Mm3

> 1987 : Effondrement de Tourrettes : 50m de

profondeur

> 1992 : Effondrement du Peyrui (Bargemon) :

80m de diamètre, 15m de profondeur

> 1998 : Effondrements à Mougins : diamètre

10m, profondeur quelques mètres

> 2004 : Fontis à Grasse : diamètre~10m,

profondeur 7m

> 2010 : Effondrement à Saint-Zacharie : 10m

profondeur, 6-7m de diamètre

> Grasse : mouvements gravitaires anciens et

récents de grande ampleur

> …

●18 juin 2013

● > 27

●18 juin 2013

Effondrements dans le secteur Grassois : le changement d’échelle …

Effondrement sur le haut du vallon Riou Blanquet

Les outils à notre disposition pour repérer les

cavités

Échelle :

100m

Nord

Échelle :

100m

Échelle :

100m

NordNord

●Le fluage

●Le fluage est un mouvement de terrain très sournois.

●Il se fait très lentement, sans surface de rupture nette (sauf au stade ultime, à la

rupture du sol) et sans variation apparente de sollicitation mécanique ou hydraulique.

Figure 1 : Schéma général du mécanisme de fluage (Colas et Pachou, 1976).

●Les gonflements et rétractions

●Lorsqu'un sous-sol se prend pour une

éponge…

●Un exemple de bâtiment construit sur un sol

compressible et dont l'édification a posé des

problèmes à des générations d'architectes !!!

●Le terme de sol gonflant est intimement lié à la nature argileuse du sol et à sa teneur en

eau. Il y a présence le plus souvent d’argiles gonflantes comme les montmorillonites, les

saponites, les chlorites ou les vermiculites

La dynamique des mouvements de terrain

1) une phase de préparation : déplacements très lents qui n’entraînent pas de

désordres importants,

2) une phase de paroxysme ou de crise morpho-dynamique : la rupture à

proprement dite,

3) une phase de d’amortissement ou la relaxation : les vitesses diminuent et le

glissement tend vers un état d’équilibre

4) une phase de la stabilisation ou consolidation du versant pour une durée

indéterminée.

●Fluage

●Coulée

●Chute

●Glissement

Objectifs et résolution des problèmes « gravitaires »

– Trouver un équilibre entre gestion de l’aléa mouvement de

terrain et développement urbain et les changements

climatiques et le temps qui passe…

F

9

Se placer dans une démarche de géoprospective pour mieux prévenir ce

risque

mesures de réduction de la vulnérabilité

outil d’évaluation à la gestion décision pour l’urbanisation et

l’aménagement du territoire

Prendre en compte les évolutions climatiques futures

Plusieurs problèmes sont posés par les

expertises mouvements de terrain

Non prise en compte de la composante temporelle de l’aléa

D’où partons nous et ou en sommes nous?

Non prise en compte de l’évolution temporelle de la

vulnérabilité

quel est le devenir de la zone étudiée ?

Non prise en compte des travaux de protection mis en place

incidence et évolution long terme.


mouvements de terrain

– Quelle sont les évolutions temporelle (quelques décennies) des

variables (pente, propriétés mécaniques, niveau d’eau dans les

sols/roches altérés) utilisées pour la quantification de l’aléa ?

– Quels sont les effets météorologiques (variation des ressources en

eau et température) et leurs influences dans les changements

multi-physiques sur la stabilité des terrains ?


mouvements de terrain

– Quel est l’impact de l’urbanisation sur les variables

permettant de quantifier l’aléa mouvement de terrain ?

– Une évolution de la susceptibilité induit-elle une évolution

de la vulnérabilité et donc une évolution du risque

mouvement de terrain ?

– Comment quantifier l'impact de ces effets spatiaux et

temporels sur des environnements urbains ?

Observation

OMIV (SNO INSU)

Hydro Géophysique Déplacement GPS

MASSA

Bar Loup

Vence

Grasse

Rubi (Cian)

Naples

Sismo

Observatoire Régional et International

Observation permanente des mouvements de terrain (hydro, géophysique, topométrique…)

Création de sites

observatoires

Site de référence

instrumentation :

Tomographie électrique

● 45

150

200

250

NNE SSO

150

200

250

Chemin du Pioulier

Chemin du Poutaouchoun

Lubiane

Calcaires gréseux

Eocène moyen

Sables argileux

Eocène inférieur

Calcaires marneux

Crétacé

Sources

Surface de rupture

supposée – surface lustrée

dans les argiles.

Variations de faciès dans les sables argileux éocènes :

Faciès sablo-gréseux

Faciès plus sableux

Faciès plus argileux

Faciès argilo-sableux

Blocs calcaires emportés

dans le glissement

150

200

250

NNE SSO

150

200

250

Chemin du Pioulier

Chemin du Poutaouchoun

Lubiane

Calcaires gréseux

Eocène moyen

Sables argileux

Eocène inférieur

Calcaires marneux

Crétacé

Sources

Surface de rupture

supposée – surface lustrée

dans les argiles.

Variations de faciès dans les sables argileux éocènes :

Faciès sablo-gréseux

Faciès plus sableux

Faciès plus argileux

Faciès argilo-sableux

Blocs calcaires emportés

dans le glissement

●Questions :

●Que se passe t il lorsqu’il pleut ?

●Comment circule l’eau ?

Axe 2 : Observation permanente des mouvements de terrain (hydro, géophysique, topométrique…)

T0mn

T 60mn

T 120 mn

T 180

T 360 mn

T 500mn

T 1500mn

Stop

Water Injection

En Conclusion et perspectives

Démarche Temporelle

Prendre en compte les variabilités climatiques potentielle

Prendre en compte l’évolution naturelle et anthropisée des roches et sols

Va prendre en compte plusieurs dimensions liés à la gestion du territoire ( croissance urbaine, gestion de l’eau, occupation des sols, gestion des risques).

Démarche spatiale

• Toujours prendre du recul spatial dans l’analyse d’un objet…

• Ne pas ce limiter à la résolution parcellaire

Démarche appliquée

Utiliser les bons outils : à chaque question, à chaque objet, il y a des outils bien

spécifiques

Définir la problématique de recherche dans une démarche locale

Définition de scénarii d’évolution

● 48

Merci de votre attention

Temporalité et Risques Géologiques

Documents

Transcript of Temporalité et Risques Géologiques