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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
1 000 000 ans 10 000 ans 1000 ans 100 ans 10 ans 1 an
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
1 000 000 ans 10 000 ans 1000 ans 100 ans 10 ans 1 an
●Glissement de la Clapière : 65 000 000m3
●CETE Med
1 000 000 ans 10 000 ans 1000 ans 100 ans 10 ans 1 an
●Glissement de la Colle Longue : 90 000 000 000 m3
●Jomard, 2006
1 000 000 ans 10 000 ans 1000 ans 100 ans 10 ans 1 an
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.
Plusieurs problèmes sont posés par les
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 ?
Plusieurs problèmes sont posés par les
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