[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par l'ADRGT

Titre du projet

Etude des lois de comportement de glissements de terrain lents : cas de Monestier du Percy

Type d'aléa
Mouvements de terrain - éboulements - chutes de blocs
Années

1989 à 1992

Mots-clés
Glissement de terrain - Matériaux argileux - Mécanismes - Fluage - Reconnaissance - Auscultation - Surveillance - Méthodologie
Champs disciplinaires
Géophysique, géomécanique, géomorphologie, hydrogéologie


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
ADRGT
Organisme(s) associé(s)
RTM 38
Coordonnateurs
Chahrohk AZIMI (ingé. géophysicien), Pierre DESVARREUX (Ingé. ECP)
Participants
L. LORIER (Elève ing. ISTG)


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Glissement  en terrains argileux de Monestier du Percy (versant situé en contrebas côté Nord-Est du hameau de Serre des Bailes)
Contexte de l'étude
Cette étude représente le résultat de 3 ans de travaux de recherche, subventionnés en partie par le PGRN. Elle a été réalisée dans le cadre d'une convention liant l'ADRGT au Service RTM de l'Isère. Le rapport final comporte 2 parties.

La première expose une méthodologie détaillée de surveillance des glissements en terrains argileux. Cette méthodologie utilise les résultats de 20 ans d'expérience de l'ADRGT sur divers sites instrumentés et également d'autres expériences. Elle est très importante pour préciser le mécanisme des mouvements en terrains argileux et prévoir l'évolution de glissement actuellement en phase lente, comme c'est le cas pour un certain nombre dans le Trièves.

La deuxième partie est relative au cas du glissement de Monestier du Percy et décrit l'ensemble des reconnaissances préalables, les appareillages automatiques installés sur le site en 1989 et les principaux résultats obtenus.
Programme plus vaste
*
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
Total : 62,5 k€ (410 kF = 154 kF en 1989, 153 kF en 1990, 53 kF en 1991, 50 kF en 1992)
+ RTM : sondages
(???)
Part du CG38 - PGRN
30 %
(Co)-Financements
RTM
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Il a permis :
- de rajouter des sondages et un suivi automatique d’un site sur lequel on disposait déjà de sondages et de mesures manuelles (piézomérie - inclinométrie)
- de payer du temps de travail (salaires), ainsi qu’un stagiaire.


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs

Première partie - Eléments méthodologiques pour la définition des mécanismes de glissements en terrain argileux :
Améliorer la méthodologie d'étude et de surveillance des mouvements de terrain affectant des matériaux argileux, en vue de son application au cas particulier du glissement lent de Monestier du Percy.

Deuxième partie - Application à la surveillance du glissement de Monestier du Percy :
Appliquer la méthodologie développée au cas particulier du glissement lent de Monestier du Percy, par la mise en place d'une surveillance automatique piézométrique, inclinométrique et météorologique (depuis octobre 1989), afin de dégager les mécanismes des mouvements.

Méthodologie

Première partie - Eléments méthodologiques pour la définition des mécanismes de glissements en terrain argileux :

1) Elaboration d'un schéma général de surveillance d'un glissement de terrain, visant à bien distinguer les différentes phases de la démarche destinée à préciser le mécanisme des mouvements et à en tirer toutes les conséquences pratiques pour l'appréciation des risques et la prévision de l'évolution.

2) Précisions sur le phénomène de fluage.

3) Description de la phase préliminaire de reconnaissance.

4) Description de la phase d'auscultation.

5) Détail de l'analyse des apports d'eau sur les niveaux piézométriques dans un mouvement de terrain (modèles hydrauliques).

6) Application des modèles hydrauliques au cas des glissements sous surveillance.

7) Description de la méthodologie de la phase de prévision.


Deuxième partie - Application à la surveillance du glissement de Monestier du Percy
:

Historique des mouvements ;

Phase préliminaire de reconnaissance : prospection sismique (2 profils sismiques explosif, 2 profils sismique marteau), prospection électrique (20 sondages type Wenner), pénétromètre dynamique (9 sondages), sondages à la pelle mécanique (4 sondages), sondages destructifs avec essais pressiométriques (2 sondages  à proximité du hameau dans la zone en mouvement lent), essais de laboratoire (mesure de teneurs en eau, granulométrie et identifications, prélèvements d'échantillons non remaniés dans les sondages destructifs,cessai triaxial) ;

▪ Mise en oeuvre de travaux sur le site ;

Phase d'auscultation démarrée en décembre 1988 :
- réalisation de 4 forages et identification de la nature des terrains rencontrés ;
- instrumentation du site : piézomètre ouvert, inclinomètre et mesure de pluviométrie et de température de l'air. Les capteurs ont été reliés à un système d'acquisition et de mémorisation des mesures avec possibilité d'interroger à distance par ligne téléphonique à partir du Service RTM ;

Phase de surveillance 
Recherche des facteurs qui influencent la vitesse des mouvements.

Résultats

Première partie - Eléments méthodologiques pour la définition des mécanismes de glissements en terrain argileux :

1) Définition des phases de mises en observation, de reconnaissances, de suivi, d'auscultation, de prévision et de détection, ainsi que des modalités de leur application en fonction du type de comportement (plastique ou viscoplastique) du glissement.

2) Distinction entre 2 types de fluage (amorti ou non) en fonction de la contrainte appliquée et de son temps d'application, et description (à partir de résultats expérimentaux) des différentes étapes pouvant conduire à une rupture.

3) Description des étapes de reconnaissance devant permettre d'approcher la géométrie des zones homogènes sur le plan des caractéristiques mécaniques, les conditions hydrauliques et la géométrie de la surface de glissement :

A/ Méthodologie du levé de terrain :
a) Relevé des indices de mouvement en surface ;
b) Recherche des facteurs de déséquilibre du versant (pentes, géologie du secteur, remaniement des terrains concernés, facteurs hydrologiques) ;
c) Détermination des zones menacées.

B/ Campagne de reconnaissance :
a) Géométrie interne du glissement et hétérogénéité des sols (reconnaissance géophysique par prospection électrique et sismique, sondages mécaniques ;
b) Hydrogéologie (prospection géophysique et thermique, utilisation de traceurs et de piézomètres…, afin de connaître la structure du terrain et des écoulements, l'origine des eaux souterraines, la nature des circulations, la pression interstitielle, la saturation des sols, la perméabilité des terrains) ;
c) Caractéristiques mécaniques des matériaux (prélèvement d'échantillons et essais en laboratoire pour identifier les limites d'Atterberg, la granulométrie, la teneur en eau des sols).

C/ Formulation d'hypothèses sur les mécanismes des mouvements et l'origine de l'instabilité.

4) Tableau regroupant, pour la phase d'auscultation, les paramètres à mesurer (évolution des déplacements superficiels et profonds, pluviométrie, température, pression interstitielle, débit de drainage profond ou superficiel, nivométrie) ; les outils d'auscultation disponibles ; la fréquence des mesures ; la précision des mesures ; l'emplacement des points d'auscultation.

Précision des questions auxquelles l'auscultation doit répondre :
- forme et profondeur de la surface de glissement ?
- déformation au niveau de la surface de glissement ?
- existe-t-il un niveau d'eau dans le massif à partir duquel les déplacements deviennent importants ?
- existe-t-il une relation entre les niveaux d'eau dans le versant et la pluviométrie ?

5) Description des paramètres à prendre en compte dans l'analyse des flux hydriques : recharge (infiltration de surface, flux latéraux, flux hydrogéologiques) et décharge (baisse de la nappe, drainage) par évapotranspiration, écoulement ou pompage.

Présentation des différents facteurs à prendre en compte dans les modèles hydrauliques permettant de modéliser le niveau piézométrique, selon une approche empirique (à partir de l'analyse des séries chronologiques) ou théorique (qui cherche à quantifier la formation du front d'infiltration compte tenu des conditions initiales d'humidité, sa progression dans le massif et sa vitesse, et l'influence de la quantité d'eau infiltrée sur le niveau piézométrique compte tenu de l'épaisseur de la frange capillaire, du temps de transfert, etc.).

6) Calage de 2 modèles hydrauliques sur le glissement de Saint-Guillaume : les ajustements obtenus entre les courbes piézométriques mesurées et calculées montrent que la  pluviométrie locale a une influence directe sur le niveau de la nappe par infiltration dans les argiles fissurées en surface.

Mise en évidence, sur le glissement de Ponsonnas, d'une influence latérale très nette qui se traduit par une variation du niveau de référence qui remonterait de 2 m environ entre Novembre et Avril (mauvais ajustement entre les niveaux piézométriques calculés et mesurés puisque les 2 modèles ne prennent en compte que l'influence des apports directs).

7) Définition de critères de danger : seuils de pluviométrie, de pression interstitielle ou de niveau piézométrique, au-delà desquels on observe des accélérations (sur l'exemple du glissement de LEAZ).


Deuxième partie - Application à la surveillance du glissement de Monestier du Percy :

Description du glissement qui s'est déclenché le 9 avril 1978 (topographie, substratum rocheux, terrains de couverture). Mise en place en 1989 d'un système de surveillance, d'abord manuelle puis automatique.

Reconnaissances, réalisées en 1988 :
- cartographie et profil en travers du glissement et de l'implantation des reconnaissances ;
- mise en évidence de la profondeur du toit du substratum rocheux dans la zone en glissement, de l'épaisseur des argiles varvées dans la zone en glissement qui varie de 12 à plus de 20 m et d'un approfondissement local du substratum qui peut correspondre à une zone de faille, de la faible compacité des argiles, de l'épaisseur de la formation superficielle formée de galets et graviers qui varie de 1,10 à 1,70 m et des venues d'eau cheminant au toit des argiles, de la présence d'argiles glacio-lacustres varvées jusqu'à 24 m de profondeur (argiles sous- consolidées en profondeur jusqu'à plus de 24 m : présence de niveaux artésiens en profondeur ? ; variation des teneurs en eau entre 12 et 13 m : base des matériaux instables ?), etc.

Ces reconnaissances ont permis de distinguer 2 zones en mouvement :
- une zone Ouest sous le hameau, en mouvement lent, avec des niveaux piézométriques pouvant remonter à proximité de la surface topographique,
- une zone Nord-Est ayant subi des mouvements importants en 1978, dans un contexte géotechnique analogue à celui de la zone Ouest précédente, où la zone d’arrachement sommitale a reculé de 10 m environ entre 1978 et 1988.

Travaux de drainage à l'amont du glissement entrepris sur le site depuis 1989 :
- octobre 1989 : première tranche de drainage et d'assainissement de la dépression située à l'amont du glissement (amont du hameau) ; pose d'un collecteur et de drains ;
- octobre 1990 : deuxième tranche de drainage ; extension de la première tranche à l'amont, extension du collecteur, pose de drains et creusement d'un fossé à ciel ouvert ;
- octobre 1991 : correction du lit du ruisseau du Chapotet qui coule au pied du glissement ; endiguement et reprofilage des digues, mise en place de seuils, creusement de plusieurs fossés à ciel ouvert dans le glissement.

▪ Résultats de la phase d'auscultation :
Mise en évidence de 2 types de comportement :
- un comportement de type fluage viscoplastique stationnaire qui correspond aux mouvements rapides en 1989 avant les premiers travaux de drainage (» 4 cm/an),
- un comportement de type fluage lent suite au drainage d'octobre 1989 (2 cm en 3 ans).
Etablissement de corrélations entre les vitesses moyennes à 12,5 m de profondeur et le niveau piézométrique moyen.
Détermination d'une côte piézométrique critique au-delà de laquelle les mouvements se font sentir.

Phase de surveillance 
Proposition de critères de danger à adopter pour chaque type de comportement et des modalités pratiques pour la suite de la surveillance, destinées à prévenir de toute reprise brutale des mouvements.

Préconisations pour la recherche : le mécanisme de la rupture étant mal connu, les recherches ultérieures doivent porter sur les conditions dans lesquelles se fait, sous contrainte constante, le passage de la phase visco-plastique stationnaire lente à la phase de fluage accéléré irréversible.


4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels

Première partie - Eléments méthodologiques pour la définition des mécanismes de glissements en terrain argileux :
Chercheurs en géosciences et gestionnaires des risques liés aux mouvements de terrains (RTM…)

Deuxième partie - Application à la surveillance du glissement de Monestier du Percy :
Gestionnaires du glissement de Monestier du Percy : Service RTM (retombées indirectes par la méthodologie) et commune (pas de retombées directes).

Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
*
Partenariats
- Préexistant
- Qui se poursuit
Retombées du projet

La méthode a été appliquée ultérieurement au suivi des mouvements à Avignonet par d’autres intervenants (ainsi que dans l’Ain, en Champagne…). Des recherches se poursuivent actuellement sur le glissement de St Guillaume.

Cette expérience a aussi mis en évidence les problèmes rencontrés pour interroger les mesures à distance (RTM), avec de nombreuses pannes des appareillages.

Des travaux ultérieurs ont également été menés sur la constructibilité dans ce contexte d'étude.

Le RTM a dû poursuivre quelques temps les mesures manuelles (inclinométriques et de déplacement de repères topographiques) mais n'a pas continué le suivi du fait des problèmes techniques rencontrés (à confirmer).



5) Valorisation du projet

Publications et communications
C. AZIMI, J. BIAREZ et al., Mécanisme des glissements de terrains argileux - Bilan de surveillance sur plusieurs années - Proc. 6th Internat. Symp. On Landslides - Christchurch, 1992, pp. 1903-1908. [ pdf ]

C. AZIMI, P. DESVARREUX, La surveillance des mouvements de terrains. Dans « La prévention des risques générés par l’instabilité des versants » (6e partie) - 1993. [ rapport BRGM/RR-37845-FR ]

C. AZIMI, P. DESVARREUX, Quelques aspects de la prévision des mouvements de terrains. Revue Française de Géotechnique n° 76 (1996), pp. 63-75.
Pages Web
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[Programme de recherche départemental]