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Glissement de terrain


Un glissement de terrain est un phĂ©nomĂšne d'origine sismique, gĂ©ologique ou gĂ©ophysique oĂč une masse de terre descend sur une pente, autrement dit un plan de glissement, qui peut ĂȘtre plus ou moins continu, et plus ou moins incurvĂ©. L'impact de ces glissements peuvent ĂȘtre considĂ©rable, incluant des pertes en vie humaines, la destruction des infrastructures, des dommages causĂ©s aux terres et la perte des ressources naturelles.

Restes du glissement de terrain ayant détruit le village de Sant'Antonio Morignone, commune de Valdisotto (Italie).
Glissement de terrain ayant emporté une route et une résidence à Saint-Jude (Montérégie, Québec).
Glissement de terrain Ă  Smueia de Badia (Sud-Tyrol, Italie), 8 mois aprĂšs l'Ă©vĂšnement.
Glissement de terrain ayant emporté des pans de route (d), prÚs de Castleton (Royaume-Uni).

les signes précurseurs d'un glissement de terrain comme des fissures ou des renflements dans une pente, un écoulement inhabituel d'eau sur une pente, un changement soudain dans le débit des cours d'eau et l'éboulement de petites roches.

AprĂšs la mise en mouvement la masse conserve globalement sa consistance et sa physionomie. Elle est donc toujours reconnaissable ; ceci diffĂ©rencie le glissement de terrain de la coulĂ©e de boue ou de sable (qui n'ont pas de formes propres). Dans certains cas, des millions, voire dizaines de millions de m3 peuvent ĂȘtre concernĂ©s, et brutalement dĂ©truire des villages entiers (comme au NĂ©pal en 2015 oĂč un glissement de terrain a enseveli plusieurs villages dont celui de Langtang (en) et environ 400 personnes. Il a Ă©tĂ© estimĂ© que l'Ă©nergie libĂ©rĂ©e Ă©tait l'Ă©quivalent de celle de la bombe atomique qui a explosĂ© au-dessus d'Hiroshima).

Les glissements de terrain sont l'un des types de mouvement gravitaire (ou mouvement de masse de géo matériaux), pourtant, par analogie avec certains auteurs anglophones (landslide en anglais), on utilise parfois improprement le terme « glissement de terrain » pour désigner des phénomÚnes différents (solifluxion par exemple).

Les glissements de terrain sont souvent des formations marneuses et argileuses, qui se caractĂ©risent par des loupes superficielles de glissement (appelĂ©es aussi loupes d'arrachement (et parfois de solifluxion), sortes de demi-sphĂšres biconvexes avec des structures d'arrachement et de rupture en tĂȘte (partie haute de la loupe dĂ©gageant parfois une couronne et une niche d’arrachement comme dans les falaises des Vaches Noires) et de grosses dĂ©formations de la surface en pied et en front[1] de glissement (partie basse de la loupe).

Causes (directes ou indirectes) et facteurs favorisant

  • Diminution des rĂ©sistances du sol et sous-sol : le cas le plus frĂ©quent est la diminution de l'angle de frottement interne des argiles sous l'effet de l'eau[2]. Dans quelques rares cas, cette derniĂšre est vaporisĂ©e (du fait des Ă©nergies libĂ©rĂ©es par les trĂšs grandes masses en jeu), son effet est alors multipliĂ© (avĂ©rĂ© Ă  l'Ă©boulement du mont Granier de 1248). Des paramĂštres hydrologiques sont trĂšs souvent en cause dans les glissements de terrains[3] - [4].
  • Augmentation des charges en amont, comme la construction d'un ouvrage.
  • Diminution des appuis en pied de pente, comme un terrassement mal pensĂ© et trop raide, ou Ă  une Ă©chelle diffĂ©rente le retrait d'un glacier.
  • Plus rarement, un facteur dĂ©clenchant anthropique peut intervenir, comme une vibration de machine, une explosion, un sĂ©isme induit, la dĂ©forestation de pente, etc.
  • SĂ©isme en cours.
  • SĂ©quelles d'un sĂ©isme passĂ© ; des sĂ©quelles « structurelles » peuvent rendre le sol et sous-sol plus vulnĂ©rable Ă  un glissement de terrain. Ce dernier peut ĂȘtre induit par un nouveau sĂ©isme ou simplement par de fortes pluies (en ayant rĂ©organisĂ© les Ă©coulements d'eaux souterraines), mĂȘme plusieurs dĂ©cennies aprĂšs le sĂ©isme en cause. Des Ă©tudes rĂ©centes ont montrĂ© qu'un mouvement de sol peut ĂȘtre dans ces conditions jusqu'Ă  30 fois plus important que dans les rĂ©gions voisines Ă©pargnĂ©es par le sĂ©isme prĂ©cĂ©dent[5].
  • Augmentation de la chaleur : le sol d'une pente dessĂ©chĂ©e peut s'effriter, ce qui peut provoquer un « glissement sec », ou ensuite induit par de fortes pluies.
  • Hydroclimatologie et hydrogĂ©ologie de la zone. En raison du rĂ©chauffement global, les glaciers de montagne fondent anormalement vite, en libĂ©rant d'importantes masses d'eau, alors que dans le mĂȘme temps des pergĂ©lisols ou des glaces qui maintenaient la cohĂ©rence de certaines pentes ou roches se dĂ©litent, provoquant des avalanches de roches (de plus en plus frĂ©quentes en Alaska, dans les Alpes et l’Himalaya[5]).
  • Glissement de terrain au niveau de la vallĂ©e de WaipiÊ»o sur les falaises littorales du Hāmākua Pali, lors du sĂ©isme de 2006 Ă  HawaĂŻ.
    Glissement de terrain au niveau de la vallĂ©e de WaipiÊ»o sur les falaises littorales du Hāmākua Pali, lors du sĂ©isme de 2006 Ă  HawaĂŻ.
  • Le glissement de terrain dans la vallĂ©e du Vajont ayant dĂ©truit plusieurs villages. Erto e Casso (Italie).
    Le glissement de terrain dans la vallée du Vajont ayant détruit plusieurs villages. Erto e Casso (Italie).
  • Flimser Bergsturz (de), en Suisse, le plus grand glissement de terrain connu au monde aux effets encore visibles, vu depuis une plateforme Ă  touristes. Septembre 2022.
    Flimser Bergsturz (de), en Suisse, le plus grand glissement de terrain connu au monde aux effets encore visibles, vu depuis une plateforme Ă  touristes. Septembre 2022.

Autres phénomÚnes géologiques de nature proche

  • Les Sturzstrom sont des glissements de terrain ayant des effets similaires Ă  une coulĂ©e de boue (mĂȘme en milieu aride)[6].
  • Les glissements sous-marins (avalanches sous-marines) qui peuvent se propager sur de longues distances, dans des canyons, et qui endommagent parfois des installations (ex. : plateformes pĂ©troliĂšres, cĂąbles) et peuvent provoquer des tsunamis.
  • Les palĂ©oglissements sont des glissement de terrain de couches meubles plus anciennes.

Le glissement de terrain ne doit pas ĂȘtre confondu avec :

  • les Ă©croulements en masse de roches cohĂ©rentes, qui sont appelĂ©s Ă©boulements rocheux ;
  • les effondrement locaux et affaissements, dont le mouvement global n'est pas conforme Ă  la pente, et qui sont causĂ©s par des cavitĂ©s souterraines (terrain karstique parsemĂ© de nombreuses dolines par exemple) ;
  • les phĂ©nomĂšnes de retrait/gonflement de certaines argiles sous l'effet des variations d'humiditĂ©, oĂč le mouvement n'est pas non plus conforme Ă  la pente, et est rĂ©versible et non gravitaire ;
  • les phĂ©nomĂšnes volcaniques, oĂč les mouvements concernent de la lave liquide et non des sols ;
  • les avalanches, qui concernent la neige et non les sols, bien que le terme avalanche de roche existe Ă©galement.

Les phénomÚnes d'érosion sous l'effet des eaux météoriques (ravinement) sont parfois difficiles à différencier des glissements superficiels évoluant en coulées de boue ; le critÚre de différenciation porte sur l'existence d'un mouvement du sol significatif avant la phase de liquéfaction en coulée boueuse.

Procédures expérimentales

Plusieurs matĂ©riels et mĂ©thodes sont utilisĂ©s sur le site de Valabre afin de caractĂ©riser au mieux ce processus d'effondrement. Des essais mĂ©caniques ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s sur les gneiss du socle[7].

Essais uniaxiaux

Cet essai a permis d'avoir des connaissances sur l’anisotropie des gneiss. Il consiste Ă  transporter un bloc de gneiss au laboratoire afin d’y prĂ©lever six carottes de 80 mm de hauteur et de 40 mm de diamĂštre. Cinq de ces Ă©chantillons ont Ă©tĂ© soumis Ă  une compression uniaxiale sous presse. Ils sont chargĂ©s mĂ©caniquement par une presse asservie de type MTS system, pilotĂ© par un systĂšme Testar IIm, avec une rigiditĂ© de 102 N/m qui peut servir Ă  la rĂ©alisation des essais de compression. Elle est Ă©quipĂ©e d'un vĂ©rin vertical de force maximale 1,1 MN et de course 100 mm et d'un vĂ©rin horizontal de force maximale 225 kN et de couse de 50 mm[8].

Étude pĂ©trographique au microscope optique polarisant

Le microscope optique polarisant est un outil d’observation de lame mince pour dĂ©terminer les caractĂ©ristiques microscopiques (taille, forme, texture
).

Le gneiss est une roche mĂ©tamorphique, constituĂ©s par des lits clairs quartzofeldspathiques (feldspaths alcalins et plagioclases) et des lits sombres reprĂ©sentĂ©s par de la biotite[9].

La foliation est toujours prĂ©sente et correspond au plan d’aplatissement d’anisotropie de la roche due gĂ©nĂ©ralement Ă  une dĂ©formation ductile et qui s’est produite en mĂȘme temps que le mĂ©tamorphisme.

La foliation est essentiellement marquĂ©e par des cristaux de biotite associĂ©e souvent Ă  la muscovite[10].

Les micas prĂ©sentent un aspect tabulaire, s’alignant dans le plan de foliation et soulignant des bandes de cisaillement[11].

La biotitemicas le plus abondant prĂ©sente parfois une rĂ©tromorphose en chlorite plus ou moins intense.

Conséquences et études

Outre les dégùts humains et matériels qui surviennent parfois, ces évÚnements peuvent modifier (parfois significativement) le paysage, créer des lacs[12] ou petites retenues d'eau, plus ou moins durables ou instables, affecter des infrastructures et modifier le fonctionnement de la circulation locale de l'eau et des sédiments[13], ce qui affecte aussi les écosystÚmes. Ils laissent notamment des traces dendochronologiques, qui permettent de rétrospectivement les étudier[14] - [15] - [16], ce qui intéresse aussi des disciplines scientifiques telles que la paléosismique[17], la datation des glissements de terrain[18] et la dendrogéomorphologie[19].

L'imagerie satellitaire, aérienne et par drones (utilisés au Népal par exemple) et l'amélioration des technologies GPS ont permis d'utiliser la photogrammétrie numérique pour mieux comprendre les conséquences et la nature de certains types de glissements de terrain, dont en France au Sauze dans les Alpes-de-Haute-Provence[20].

PrĂ©vention contre le risque de glissement de terrain 

La prĂ©vention contre le risque de glissement de terrain consiste Ă  rĂ©aliser des travaux permettant de stabiliser les sols susceptibles de prĂ©senter des signes d’instabilitĂ©[21]. Pour cela, trois catĂ©gories de travaux de stabilisation sont possibles[22] - [23].

Bloc tombé sur la route D900, Le Lauzet-Ubaye, Alpes-de-Haute-Provence, France.

Terrassements

Les techniques de terrassement permettent de stabiliser les terrains en extrayant ou dĂ©plaçant une certaine masse de roche pour garantir un Ă©tat d’équilibre.

  • L’allĂšgement en tĂȘte de glissement : ce procĂ©dĂ© consiste Ă  allĂ©ger la tĂȘte du glissement afin de diminuer la masse des terrains et rĂ©duire les forces exercĂ©es. Les pentes raides des talus peuvent aussi ĂȘtre attĂ©nuĂ©es pour diminuer les risques de glissement, ce procĂ©dĂ© n'est rĂ©alisable que si le talus possĂšde une dimension rĂ©duite.
  • La purge totale : cette solution n'est applicable que sur un glissement de terrain de taille rĂ©duite et aprĂšs que le glissement ait eu lieu. cela consiste Ă  dĂ©gager le matĂ©riel glissĂ©.
  • La substitution partielle : cette mĂ©thode substitue la purge totale si elle ne peut ĂȘtre rĂ©alisĂ©e. Elle consiste Ă  rĂ©aliser des bĂȘches, des contreforts et des masques.
  • Le chargement en pied : ce prĂ©cĂ©dĂ© consiste Ă  Ă©difier un ouvrage de butĂ©e pour mieux soutenir la charge des terrains et retenir les dĂ©placements. Celui-ci est souvent associĂ© Ă  du drainage.

Les dispositifs de drainage

L’eau est considĂ©rĂ©e comme le facteur prĂ©pondĂ©rant de l’instabilitĂ© et donc des glissements des terrains. Ce dispositif permet de rĂ©duire l’action de l’eau (drainage, dissolution
) ainsi que de la canaliser pour l’évacuer hors des terrains instables.

  • Drainage de surface : Ce procĂ©dĂ© a pour but de canaliser les ruissellements de surface pour minimiser les infiltrations d’eau qui causeront l’instabilitĂ© des terrains.
  • TranchĂ©es drainantes : Ce sont des ouvrages qui permettent de rabattre le niveau des nappes phrĂ©atiques diminuant ainsi les pressions interstitielles au niveau de la surface de rupture.
  • Drainage profond[24] : Ce procĂ©dĂ© a pour but d’évacuer les eaux Ă  l’intĂ©rieur du massif et dans la masse instable.

Introduction d’élĂ©ments rĂ©sistants

Gabions disposés le long d'une route à Kelenföld, Budapest (Hongrie).

Celle-ci a pour but de rĂ©duire ou arrĂȘter les dĂ©formations des terrains, elles ont donc une influence sur les consĂ©quences des glissements de terrain.

  • Enrochement : cette mĂ©thode permet de contrer l’avancĂ©e des matĂ©riaux en installant des blocs de roches au pied du terrain instable.
  • Gabions : muraille de pierres entourĂ©e de grillage mĂ©tallique pour stopper l’évolution du terrain vers la route.
  • Ouvrage rigide : il s’agit d’un mur qui sera composĂ© de deux parties :
  1. Partie inférieure rigide en béton installée sur le pied du glissement avec ancrage ;
  2. Partie supérieure souple composée de pierres emboßtées.
  • Nappe gĂ©osynthĂ©tique : il s’agit d’une nappe gĂ©osynthĂ©tique installĂ©e sur le terrain instable fixĂ©e par des ancrages et associĂ©e Ă  du bĂ©ton projetĂ©. Cela a pour but de bloquer le mouvement du sol. Un mur de soutĂšnement est souvent installĂ© le long de la route pour bloquer la progression du terrain sur la route.
  • SystĂšmes d’ancrages : on en distingue deux types :
  1. Un ancrage passif : il est constituĂ© par des armatures (barres d’acier) scellĂ©es dans la roche. Ce procĂ©dĂ© permet de fixer un volume de roche instable sur un faciĂšs stable se trouvant en profondeur ;
  2. Un ancrage actif : constitué de barres en acier scellées au fond de trous au-delà de la zone instable et mises en tension.
  • Nappe de gĂ©otextile biodĂ©gradable et Ă©cran en rondins de bois entrecroisĂ©s ; elle est composĂ©e de deux parties :
  1. Une partie supérieure composée de géotextile biodégradable favorisant la revégétalisation ;
  2. Une partie inférieure composée de rondins de bois entrecroisés avec un remplissage de petits blocs.

Autre méthodes

  • Boisement : la plantation d'arbres sur un terrain sensiblement instable peut diminuer voir stopper son glissement[25].

Notes et références

  1. Le bloc-diagramme d'une loupe superficielle de glissement montre en effet diffĂ©rentes parties appelĂ©es tĂȘte, corps, pied et front.
  2. Gargani J.. Influence of Relative Sea-Level Rise, MeteoricWater Infiltration and Rock Weathering on Giant Volcanic Landslides. Geosciences, 13, 4, 113, 2023.
  3. A. Billard, T. Muxart, E. Derbyshire, Y. Egels, M. Kasser, J. Wang, Glissements de terrain induits par les pluies dans les lƓss de la Province de Gansou, Chine In Annales de GĂ©ographie, Armand Colin, 1992, p. 520-540.
  4. P. Alfonsi, Relation entre les paramÚtres hydrologiques et la vitesse dans les glissements de terrains, Exemples de La ClapiÚre et de Séchilienne (France), Revue française de géotechnique no 79, 1997, p. 3-12.
  5. Jane Qiu, Killer landslides: The lasting legacy of Nepal’s quake A year after a devastating earthquake triggered killer avalanches and rock falls in Nepal, scientists are wiring up mountainsides to forecast hazards, Nature, 25 avril 2016
  6. (en) Kenneth J. HsĂŒ, « Catastrophic Debris Streams (Sturzstroms) Generated by Rockfalls », Geological Society of America Bulletin, vol. 86, no 1,‎ , p. 129–140 (DOI 10.1130/0016-7606(1975)86<129:CDSSGB>2.0.CO;2, lire en ligne, consultĂ© le )
  7. Muriel Gasc-Barbier, « Étude de l’anisotropie des roches par mĂ©thode ultrasonique – Application au gneiss de Valabres (06) », Bulletin des Laboratories des Ponts et Chaussees,‎ (lire en ligne)
  8. « https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00996919/document », https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00996919/document,‎ https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00996919/document
  9. « http://www.fonjatany-mth.com/pdf/potentiel/dea_yohann_offant-sahambano.pdf », http://www.fonjatany-mth.com/pdf/potentiel/dea_yohann_offant-sahambano.pdf,‎ http://www.fonjatany-mth.com/pdf/potentiel/dea_yohann_offant-sahambano.pdf
  10. (en + fr) « Foliation index determination for fine-grained metamorphic rocks », Bulletin of the International Association of Engineering Geology - Bulletin de l'Association Internationale de GĂ©ologie de l'IngĂ©nieur,‎ (lire en ligne)
  11. Joel Sarout, « Propriétés Physiques et Anisotropie des Roches Argileuses : Modélisation Micromécanique et Expériences Triaxiales. (Physical Properties and Anisotropy of Shales: Micromechanical Modelling and Triaxial Experiments) », ThÚse,
  12. N.D. Perrin, G. T. Hancox, Landslide dammed lakes in New Zealand, Newsletter-Geological society of New Zealand, (80), 1998, p. 75-76.
  13. M. J. Page, L. M. Reid, I. H. Lynn, Sediment production from Cyclone Bola landslides, Waipaoa catchment, Journal of Hydrology. New Zealand, 38(2), 1999, p. 289-308 (résumé).
  14. C. Bégin, L. Filion, Analyse dendrochronologique d'un glissement de terrain de la région du Lac à l'Eau Claire (Québec nordique), Canadian Journal of Earth Sciences, 22(2), 1985, p. 175-182
  15. Markus Stoffel, David R. Butler, Christophe Corona, Geomorphology, Mass movements and tree rings: A guide to dendrogeomorphic field sampling and dating, 200, 2013, p. 106-120
  16. B.H. Stoffel, D.R. Luckman, M. Butler, M. Bollschweiler, Dendrogeomorphology: Dating Earth-Surface Processes with Tree Rings, 2013, p. 125-144
  17. Randall W. Jibson, Chapter 8 Using Landslides for Paleoseismic Analysis, 2009, p. 565-601
  18. P. Schoeneich, La datation des glissements de terrain, Landslides. Glissements de terrain, 1992, p. 205-212.
  19. Laurent Astrade, Jean-Paul Bravard, Norbert Landon, Mouvements de masse et dynamique d’un gĂ©osystĂšme alpestre : Ă©tude dendrogĂ©omorphologique de deux sites de la vallĂ©e de Boulc (Diois, France), GĂ©ographie physique et Quaternaire, 52, 1998, p. 153
  20. D. Weber, A. Herrmann, Contribution de la photogrammĂ©trie numĂ©rique Ă  l’étude spatio-temporelle de versants instables ; l'exemple du glissement de terrain de Super-Sauze (Alpes-de-Haute-Provence, France), Bulletin de la SociĂ©tĂ© gĂ©ologique de France, 171(6), 2000, p. 637-648 (rĂ©sumĂ©)
  21. « Stabilisation des glissements de terrain », sur observatoire-regional-risques-paca.fr (consulté le )
  22. « Prévention contre les glissements de terrain », sur http://rme.ac-rouen.fr/, (consulté le )
  23. « Comment protĂ©ger un bĂątiment contre les glissements de terrain et les coulĂ©es de boue », KVF \ AEAI,‎ (lire en ligne)
  24. Christian Chapeau et Jean-Louis Durville, « l'eau et les risques de glissements de terrain », GĂ©osciences,‎
  25. « Les mouvements de terrain », prĂ©vention des risques naturels,‎ (lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

Liens externes

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