[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par l'ADRGT

Titre du projet

Dynamique des mouvements gravitaires rapides : modélisation numérique et physique de la propagation

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

1992

Mots-clés
Risques gravitaires - Eboulements rocheux - Propagation - Modélisation numérique
Champs disciplinaires
Géomécanique, géophysique


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
ADRGT
Organisme(s) associé(s)
Cemagref (Nivologie et PE) - IRIGM
Coordonnateur
Chahrohk AZIMI et Pierre DESVARREUX
Participants
G. BRUGNOT, P. ANTOINE


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
*
Contexte de l'étude
En ce qui concerne la propagation des éboulements, il n’existait encore que très peu d’approches numériques au début des années 1990. A titre indicatif au congrès international sur les mouvements de terrain de Lausanne en 1988 (le dernier en date au moment de ce projet), très peu d’articles étaient consacrés à ce problème particulier, qui peut être abordé de 2 façons :

- empiriquement, d’après les constatations faites sur des éboulements déjà survenus, dans le but de la prévision des limites de propagation d’autres éboulements ;

- par un modèle numérique prenant en compte les phénomènes physiques prépondérants dans un tel mouvement et les conditions concrètes de propagation (topographie).

La première approche a été utilisée dès 1973 par Scheidegger pour proposer une corrélation entre un angle de frottement dynamique et le volume de l’éboulement. Une telle approche a été adoptée en 1988 par Hungr et Evans dans un article présenté au congrès de Lausanne.

La deuxième approche est présentée dans un autre article du congrès de Lausanne (1988) par Hutter et Savage. Il s’agit d’un modèle numérique avec des matériaux granulaires sans prise en compte des circulations d’eau. Le comportement est supposé frottant sur une surface curviligne. Cette théorie a été vérifiée sur un modèle réduit en laboratoire.

En 1992, il existait donc des modèles simplifiés avec des limites d’application car du point de vue de la rhéologie on utilisait des matériaux purement frottants sans eau, et le modèle topographique était très simplifié. De plus aucune validation sur des cas réels ne semblait avoir été faite.

Ce projet (initialement prévu sur 2 ans) visait à développer des modèles numériques plus réalistes en les validant par confrontation avec des cas réels d’éboulements.
Programme plus vaste
*
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
12,2 k€ (80 kF TTC sur 200 kF TTC demandés sur 2 ans)
Part du CG38 - PGRN
%
(Co)-Financements
Subvention ANVAR obtenue de 130 kF (TTC)
Demande de subvention contrat de Plan Etat-Région (400 kF TTC)

Coût total du programme estimé à 1490 kF TTC lors de la demande initiale
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
La partie du programme faisant l’objet d’une demande de subvention au Pôle Grenoblois était celle relative à la modélisation numérique (47 kF ont été utilisés pour la phase préparatoire).


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Il s’agissait de mettre au point et de valider des modèles numériques tenant compte de toutes les particularités topographiques, de la nature du sol, de la végétation et d’une rhéologie complexe des matériaux pour représenter les phénomènes suivants :
- des éboulements de faible volume (100 à 10 000 m3),
- des coulées de débris,
- des glissements rapides.
Méthodologie
Contenu du programme :

1) Modélisation numérique
Représentation d’un terrain quelconque en 3 dimensions, numériquement, avec suffisamment de détails.
Modélisation de la propagation d’un liquide granulaire à seuil sur une surface quelconque à 3 dimensions ou sur une surface simple imposée (type surface de glissement).
Modélisation d’éboulements de faible volume, ou en grande masse, à 3 dimensions.

2) Modélisation physique
Réalisations de modèles réduits analogiques à 3 dimensions avec simulation de :
- glissement,
- coulée,
- éboulement.
Représentation de ces modèles analogiques par des modèles mathématiques et validation des modèles mathématiques.

3) Cas réels
Inventaire de cas réels d’éboulements, recueil de leurs données caractéristiques y compris réalisation de photo-topographie et validation des modèles mathématiques sur ces cas.
Résultats
Mise au point le programme de recherches générales entre ADRGT - CEMAGREF et IRIGM.

Premières adaptations de la méthode de calculs de chutes de blocs au calcul des éboulements :

- étude de la dispersion latérale. Constat : l’influence des particularités du relief ne peut être valablement prise en compte par des calculs à 2 dimensions sur diverses génératrices,

- étude de la dispersion longitudinale. Obtention d’un bon ajustement sur les distances maximales parcourues par les blocs en élargissant les intervalles de variation des coefficients aléatoires.

Le projet initial a été modifié en cours d'avancement (cf. retombées du projet).



4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Chercheurs géosciences
Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances théoriques
Produits délivrables
*
Partenariats
avec Cemagref :
- Initié par ce projet
- Qui se poursuit
Retombées du projet
Compte tenu des faibles capacités d’investissement et de l’état de ses finances, l’ADRGT n’avait pas l’assurance de pouvoir mener à terme ce projet. C’est pourquoi elle n’a pas continué à participer à ce programme au-delà des premières réflexions exploratoires.

Le reliquat des crédits accordés en 1992 (environ 33 kF) a donc été reporté sur 1993 pour étudier un certain nombre de cas réels typiques déboulement en essayant d’adapter des méthodes existantes pour la modélisation du problème : projet 1993-94 « Dynamique des mouvements gravitaires rapides : étude de cas réels et modélisation de la propagation des éboulements rocheux ».

Le projet initial s’est donc focalisé sur des recherches appliquées devant aboutir à des résultats pratiques en un temps limité (collaboration entre ingénieurs et scientifiques) en utilisant les apports de la géophysique.


5) Valorisation du projet

Publications et communications
C. AZIMI, P. DESVARREUX, Certains aspects dynamiques des mouvements de terrains. Atelier international « Pierre Beghin » sur les mouvements gravitaires rapides, Cemagref, Grenoble, Déc. 1993.
Pages Web
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