Caractérisation des risques résiduels après éboulements, dans des matériaux rocheux très fracturés

2004

Ce projet vise à fournir des outils et une méthodologie objective pour apprécier les risques résiduels après un premier éboulement, dans des matériaux rocheux très fracturés. Sont exclus de cette étude les grandes falaises rocheuses massives et les situations où aucun éboulement ne s'est produit dans les vingt dernières années.
Le problème se pose toujours après un éboulement, lorsque des enjeux sont menacés, de préciser dans quelles conditions l'activité humaine peut reprendre. Il est donc important de promouvoir des critères assez simples et en même temps objectifs, basés sur des analyses de cas réels, pour apprécier l'existence ou non, ainsi que l'étendue, de zones pouvant générer de nouveaux éboulements dans les 10 ou 20 années à venir.

L'étude est volontairement limitée au cas des masses rocheuses très fracturées car leur traitement ne peut comporter de purges classiques d'éléments résiduels comme il s'en pratique sur falaises massives, ni des confortements. Il importe donc d'apprécier assez rapidement si la reprise d'activités peut se faire sans mise en place de surveillance lourde, dans des conditions jugées acceptables. En général, à l'heure actuelle, cette appréciation est faite « à dire d'expert » sans autre reconnaissances que des observations de terrain.
Le but de cette étude est de pouvoir apporter des éléments objectifs supplémentaires et assez simples à mettre en oeuvre, pour répondre à cette question.

Cette étude comporte une recherche bibliographique afin d'établir si possible une corrélation entre caractéristiques géophysiques et délais avant éboulement et une étude sur un cas réel, Charmonétier près de Bourg d'Oisans, où le risque résiduel est reconnu.
Dans ce cas particulier plusieurs méthodes d'investigations géophysiques ont été mises en oeuvre afin d'en apprécier la facilité d'interprétation en termes de risques potentiels

- Recherche bibliographique visant à rassembler les cas où des reconnaissances de type géophysique ont été réalisées avant des éboulements, en vue d'établir, si possible, une corrélation entre caractéristiques géophysiques et délais avant éboulement (lien entre l'indice RQD - Rock Quality Designation établi avec la vitesse des ondes P acquise par prospection sismique - et le taux de fracturation de la roche).

- Etude du site : historique des événements (24 août 1987, 26 avril 2005) ; lithologie (amphibolites migmatitiques, calcaires dolomitiques du Trias, Spilites et nivaux calcaires du Lias) ; géologie structurale (identification des plans de discontinuité au niveau de la niche d'arrachement principale) ; hydrogéologie (très peu d'informations disponibles).

- L'étude bibliographique montre qu'il est difficile d'établir à partir des informations disponibles une loi permettant d'identifier une zone très instable à partir des données géophysiques. Le trop faible nombre de cas recensés où de la géophysique avait été mené avant un éboulement interdit d'établir pour l'instant une loi paramétrique pour évaluer le risque résiduel.

- La prospection géophysique a permis d'établir la profondeur des terrains calcaires déstructurés (entre 10 et 12 m) de manière hétérogène. Notamment on trouve des zones où les fractures sont très ouvertes par rapport à d'autres. Globalement les terrains calcaires sont de mauvaise qualité car les vitesses d'onde P sont faibles. Par ailleurs les amphibolites semblent être elles-mêmes très altérées sur une dizaine de mètres d'épaisseur et pourraient être entraînées lors d'un nouvel éboulement.

Le suivi temporel entre novembre 2004 et octobre 2005 de la vitesse des ondes P a montré une altération au cours du temps de la couche calcaire plus particulièrement dans la zone Ouest. Ceci montre que la zone est encore très active et en cours de déstructuration.

Le travail mené sur le cas réel de Charmonétier a eu la chance de bénéficier d'un éboulement durant l'étude, ce qui a permis de montrer la sensibilité de certains paramètres géophysiques à l'évolution de l'état de déstructurations du milieu.

En effet la vitesse des ondes P est un paramètre jugé suffisamment sensible pour imager des milieux déstructuré. Par contre la réfraction classique doit être proscrite au profit de la tomographie sismique car cette dernière permet d'imager aussi bien des variations latérales que verticales contrairement à l'interprétation classique.

La tomographie électrique apporte quand à elle des informations importantes sur la géologie du site, la circulation de fluide ainsi que l'état de fracturation et d'altération du milieu. Il semble donc nécessaire de combiner la tomographie sismique et électrique pour l'étude d'un risque résiduel d'éboulement.

Par ailleurs, pour obtenir des informations sur l'orientation des fractures, on pourra coupler à cette étude, un dispositif en rosace car il permet d'apprécier l'ouverture des fractures en fonction de la profondeur.

Enfin, on a montré comment on peut, à partir de tomographies sismiques en ondes P, réalisées au même endroit à des périodes différentes :

• apprécier jusqu'à quelle profondeur la cohésion globale du massif rocheux est en train d'évoluer, donc quels sont les volumes potentiels d'éboulements,
• apprécier qualitativement si certaines parties du massif ont des vitesses qui s'approchent de celles du fuseau, ce qui signifie qu'elles évoluent vers un éboulement probable. On peut, lors d'une même prospection, apprécier en quel endroit du massif on se situe le plus près de la perte totale de cohésion.