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Titre
du projet |
Dynamique
des mouvements gravitaires rapides : étude de cas réels
et modélisation de la propagation des éboulements
rocheux |
| Type
d'aléa |
Mouvements
de terrain - éboulements - chutes de blocs |
| Mots-clés |
Risques
gravitaires - Eboulements rocheux - Propagation - Séparation
des blocs - Modélisation numérique - Approche
hydrodynamique |
| Champs
disciplinaires |
Géomécanique,
géophysique |
1) Organismes et auteurs
| Organisme
pilote |
ADRGT |
| Organisme(s)
associé(s) |
Cemagref
(Nivologie et PE) - IRIGM |
| Coordonnateur |
Chahrohk
AZIMI |
| Participants |
G.
BRUGNOT, M. NAAIM (Cemagref) |
2) Contexte du projet
| Site(s)
d'étude |
Eboulement
de Montvauthier (commune des Houches) survenu le 19/09/1992 |
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Contexte
de l'étude |
Le
risque provoqué par un écroulement (ou éboulement
rocheux) provient de l’importance de la masse qui peut
atteindre des zones « sensibles » (c’est-à-dire
où se situent des enjeux humains ou économiques).
Pour s’en protéger il faut pouvoir créer
un réceptacle capable de contenir l’ensemble des
masses dangereuses ou un obstacle pour les dévier. Il
est donc important de pouvoir prévoir comment la masse
qui existe au départ va se répandre sur le terrain
et quelle fraction de celle-ci va parvenir jusqu’aux ouvrages
de protection.
Si on veut réaliser une telle prévision avec la
logique de calcul des chutes de blocs, on obtient des résultats
qui ne représentent pas la réalité. En
effet, dans le mouvement d’une masse constituée
d’un grand nombre de blocs, une partie de l’énergie
potentielle est absorbée par les interactions entre les
blocs. Or ce n’est pas le cas dans un calcul de type «
chute de bloc » où les seules interactions considérées
sont celles du bloc (unique) et du versant.
Dans le cas d’un éboulement, la forte interaction
entre blocs se traduit par des vitesses des blocs en tous sens,
y compris en sens inverse de la gravité. Ceci constitue
l’équivalent d’une pression qu’on peut
appeler « pression dispersive » et qui est liée
aux chocs des blocs entre eux. La réalité d’une
telle pression a été démontrée par
Davies grâce à une expérience sur un bac
à sable animé de vibrations horizontales : aux
basses fréquences la totalité de la masse sableuse
est entraînée par frottement des bords et du fond
et au-delà d’une certaine fréquence on a
pu observer que la masse de sable demeurait fixe alors que le
bâti oscillait. Il y a donc bien création d’une
« pression », liée à la vitesse et
pouvant diminuer suffisamment le frottement pour permettre un
phénomène de « fluidisation » (tout
au moins dans une certaine couche).
D’autre part, et c’est la deuxième différence
importante entre le comportement d’un éboulement
et celui de chutes de blocs, dans le cas d’un éboulement
de grand volume, il y a rapidement un nivellement des irrégularités
de la surface topographique par destruction de la végétation,
puis remplissage des dépressions. On obtient donc une
surface plus régulière que celle de départ.
Enfin, l’observation d’éboulements réels
montre clairement qu’on peut distinguer le corps de l’éboulement,
dont le volume représente la quasi-totalité de
ce qui est parti, duquel se sont détaché un certain
nombre de blocs isolés dont les trajectoires peuvent
atteindre des points plus éloignés que s’ils
étaient partis isolés depuis le haut du versant.
Ces blocs (comme ce fut le cas à Aigueblanche en 1977)
peuvent causer encore des dégâts importants. |
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Initiation
du projet |
Participation
du PGRN |
| Montant
du financement
(k€) |
21,34
k€ (140 kF = 65 kF en 1993 ;75 kF en 1994) |
Part
du CG38 - PGRN |
?
% |
| (Co)-Financements |
? |
| Appréciation
du rôle du financement CG38 - PGRN |
(à
compléter...) |
3)
Objectifs, méthodes et résultats
| Objectifs |
Chercher
un point de jonction entre différentes approches existantes
pour modéliser des éboulements (ou des écoulements
de grains solides) et l’approche ADRGT de la propagation
de blocs isolés, en vue de répondre de manière
pratique aux nombreux problèmes de ce type posés
dans la région.
Les problèmes non encore résolus sont les suivants
:
- quelle partie de la masse principale se sépare lorsque
celle-ci est à grande vitesse, pour donner naissance
à des chutes de blocs isolés ?
- quelles sont les gammes de vitesses initiales de cette fraction
donnant des chutes de blocs ? |
| Méthodologie |
Recherches
bibliographiques sur les approches existantes pour la modélisation
d’éboulements :
1) Approches hydrodynamiques (ADRGT)
La masse de l’éboulement est assimilée à
un corps visqueux, comme le corps de Bingham. Les paramètres
principaux sont le frottement solide tg Ø (qui dépend
ici des « pressions dispersives » et va correspondre
dans le calcul à la valeur des pentes sur lesquelles
commence le freinage) et la viscosité (plus elle est
importante, moins les vitesses sont grandes).
Pour le calage, on peut introduire différents couples
(tg Ø, viscosité) qui permettent de justifier
l’arrêt de l’éboulement à un
endroit donné, mais qui donnent des vitesses maximales
différentes. Il faut disposer de mesures objectives de
vitesse sur des éboulements réels. Une telle approche
ne donne pas d’indications sur la quantité de matériaux
qui peut se séparer de la masse principale et donner
des chutes de blocs.
2) Approche empirique
Ce type d’approche est adapté aux circonstances
locales, avec possibilité de calage sur des valeurs valables
régionalement ou pour certains types de matériaux,
et permet parfois un calcul de vitesse. Les résultats
ne sont pas transposables facilement.
3) Approche de type « fluide granulaire »
(Cemagref)
Présentée en 1954 par Bagnold et améliorée
depuis, elle est proche de l’hydrodynamique mais suppose
un fluide granulaire constitué de grains solides et d’un
fluide interstitiel, avec 2 mécanismes d’absorption
de l’énergie : du fait de la viscosité (à
l’intérieur du liquide) et du fait des chocs de
particules solides entre elles. Dans
le cas des éboulements, on peut considérer que
c’est la phase solide qui prédomine.
Application sur un cas réel
pour lequel existait des données topographiques précises
:
- Approche hydrodynamique du Cemagref, basée sur les
équations de Saint Venant (3 équations aux dérivées
partielles qui forment un système hyperbolique non-linéaire,
obtenues en intégrant sur la verticale les équations
de Navier-Stockes) ;
- Approche simplifiée empirique (utilisant un angle
de frottement dynamique analogue à l’angle de
repos compte tenu de la faible distance parcourue).
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Résultats |
Plan
et profil en travers de l’éboulement + calculs
trajectographiques :
1) Approche Cemagref de type hydrodynamique :
- Calage de la masse de l’éboulement sur la route
en contrebas, conforme aux observations.
- Vitesse maximale de l’ordre de 10 m/s.
2) Approche simplifiée
empirique :
La vitesse maximale trouvée est ici de 17,9 m/s (plus
importante que celle trouvée dans l’approche
Cemagref, puisqu’on n’introduit aucune viscosité).
A compléter par un calcul
de type chute de bloc pour apprécier la représentativité
des différentes approches par rapport aux observations…
Constats : l’approche de
type hydrodynamique jointe à une approche de type chute
de blocs pourrait améliorer la modélisation
des éboulements en masse ; pour l’application
des théories du mouvement granulaire aux éboulements,
il reste encore un pas important à faire pour tenir
compte des mécanismes réels de dissipation d’énergie
lors d’un éboulement de masse rocheuse…
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4)
Débouchés du projet
| Utilisateurs
finaux potentiels |
Chercheurs
en géomécanique |
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Production
scientifique |
-
Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales |
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Partenariats |
-
Préexistant (depuis les années 1989/90 avec l’IRIGM
dans le cadre du projet européen RIVET et initié
avec le Cemagref en 1992)
- Qui se poursuit |
| Retombées
du projet |
(à
compléter...) |
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 |
0 |
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