A1 – Aléa de départ
Animateur : Magali FRAYSSINES (Egis)
La fréquence d’impact résulte de la fréquence de rupture, actuellement évaluée qualitativement, et de la probabilité de propagation. L’objectif est d’évaluer quantitativement la fréquence de rupture, ce qui rendra possible l’évaluation quantitative de la fréquence d’impact et du risque. L’influence des facteurs météorologiques sur la fréquence de rupture sera également étudiée, ce qui permettra la modélisation de l’influence du changement climatique.
Objectif
Quantifier une fréquence de départ de bloc en fonction du volume
Moyens
Mesure sur différents type de falaises (Lidar et photogrammétrie à différentes dates) pour donner des calages dans différents contextes géologiques et météorologiques
Résultats attendus
L’approche proposée permettra une évaluation véritablement quantitative de l’aléa de rupture et par conséquent, de l’aléa résultant (fréquence d’impact sur un enjeu) et du risque. Pour permettre aux bureaux d’étude de l’utiliser, une classification des parois rocheuses permettra d’estimer la fréquence spatio-temporelle d’éboulement (nombre de chutes par siècle en fonction du volume) en fonction des caractéristiques géologiques et de l’environnement de la paroi. Une méthode simple permettra d’en déduire le nombre et la taille des blocs à introduire dans les logiciels de trajectographie pour modéliser le comportement d’un versant durant une certaine période et en déduire la fréquence d’impact. Cette approche
Objectif
Confrontation de différentes approches de caractérisation de l’aléa localisé (zone à risque bien identifiée et localisée) sur des sites de référence instrumentés et bien documentés
Moyens
Instrumentation de sites, accès à des données et analyses antérieures, évaluation de l’aléa par différents organismes (BE, laboratoire de recherche,…)
Résultats attendus
Etat des connaissances relatif à l’aléa des escarpements rocheux et des falaises sous-minées. Présentation des résultats du benchmark et proposition d’une méthodologie.
Contribution à un document de synthèse des travaux de recherche effectués sur le thème de l’aléa de rupture dans les deux cas.
Objectif
Améliorer les méthodes de mesures permettant de caractériser l’aléa localisé
Moyens
Réponse dynamique au bruit de fond sismique, photogrammétrie avec logiciels d’analyse structurale
Résultats attendus
Une approche nouvelle de l’évaluation des compartiments rocheux instables (ou potentiellement instables) sera proposée, basée sur une modélisation géomécanique plus réaliste, car compatible avec le comportement observé des compartiments en réponse au bruit de fond sismique, et prenant en compte le maximum d’information disponible en surface grâce à la photogrammétrie.
Cette modélisation géomécanique permettra d’évaluer la stabilité des compartiments rocheux (qui dépend fortement de la persistance des discontinuités), d’interpréter leur évolution dans le cas où une évolution temporelle est observée (la mesure du bruit de fond sismique complétant la surveillance classique par extensométrie), et de dimensionner un renforcement le cas échéant. L’efficacité du renforcement en termes de rigidification de la paroi, pourra être contrôlée en effectuant de nouvelles mesures sismiques et en vérifiant que les fréquences de résonance ont augmenté après le renforcement. Cette méthode de contrôle, simple à effectuer, pourrait se révéler plus économique que des essais d’arrachement des ancrages.
Une méthode d’évaluation simplifiée (abaques), sera proposée pour établir un diagnostic préliminaire rapide de compartiments rocheux potentiellement instables à partir de mesures sismiques, sans avoir recours à un calcul aux éléments finis.
Partenaires impliqués en tranche 1 : ISTerre, BRGM, Alp’géorisques, Cerema, Irstea, 3SR, SAGE, Département de l’Isère, I2M Bordeaux, BG Ingénieurs Conseils, Ineris, Geolithe, SNCF, Isterre
A2 – Sensibilité de l’aléa déclenchement aux incertitudes et au changement climatique
Animateur : Denys BREYSSE (I2M Bordeaux)
Le contexte climatique du massif rocheux joue un rôle incontestable dans le déclenchement du mouvement des blocs rocheux. Facteurs caractéristiques du massif et des matériaux d’une part, facteurs environnementaux d’autre part sont les deux ensembles de paramètres qui conditionnent la survenue de l’aléa “chute de blocs rocheux”. Cette action s’attachera aux deux familles, avec un effort particulier de modélisation des données climatiques, et s’appuiera sur les données obtenues au sein d’autres actions pour la caractérisation des paramètres du massif. Elle exploitera en particulier des données de retour d’expérience issues de l’observation des massifs (monitoring environnemental, suivi des déformations, statistiques de chute…).
Dans un contexte de changement climatique, il convient de :
- préciser les valeurs et plages de variations des facteurs environnementaux les plus influents,
- préciser le poids de ces facteurs par une analyse fine des mécanismes de déclenchement,
- quantifier, sur la base du retour d’expérience, les relations entre les variables environnementales et les paramètres descriptifs du déclenchement,
- estimer la manière dont l’aléa déclenchement est susceptible d’évoluer pour des scenarios précis de changement climatique.
Objectif
Définition de paramètres environnementaux pouvant être utilisés dans les modèles de déclenchement (aléa de départ)
Moyens
Analyse de sites en vraie grandeur instrumentés, analyse d’essais en laboratoire, modélisations hydro-thermo-mécanique
Résultats attendus
Meilleure connaissance des mécanismes d’origine climatique influençant les chutes de bloc, en particulier en ce qui concerne les phénomènes de cyclage thermique.
Combinaison des problématiques de variabilité spatiale (des caractéristiques hydro- et géomécaniques à l’échelle du massif) et de variabilité temporelle des caractéristiques climatiques pour mettre en place une approche permettant d’élaborer à terme une cartographie de l’aléa en termes de période de retour, adaptée à une évolution dynamique pour intégrer les effets du changement climatique.
L’analyse statistico-fiabiliste du déclenchement permettra aussi de cibler les efforts à engager pour mieux réduire les incertitudes sur l’aléa: convient-il d’abord de mieux connaître le massif et sa variabilité, convient-il de mieux préciser les variations attendues du climat, faut-il développer des modèles plus précis de prédiction de l’aléa ?
Objectif
Recherche de corrélation entre les évènements extrêmes et l’évolution du climat
Moyens
Analyse statistique sur les bases de données des éboulements et météorologiques (collaboration avec Météo France)
Résultats attendus
On attend de cette action des débouchés fondamentaux forts concernant le lien entre chutes de blocs rares et évolutions du climat.
A terme, des retombées opérationnelles importantes sont vraisemblables en termes d’amélioration des codes trajectographiques, notamment du point de vue des événements dimensionnant pour le zonage (les plus forts) et de la prise en compte des non stationnarités climatiques dans leur évaluation.
Partenaires impliqués en tranche 1 : I2M Bordeaux, Ineris, Cerema, UJF Grenoble, Irstea
A3 – Aléa de propagation
Animateur : Franck BOURRIER (Irstea)
Cette action regroupe la réalisation d’essais de laboratoire et de terrain dans l’optique de réaliser un benchmark des différentes approches de modélisation en analyse trajectographique.
Objectif
Confrontation de différentes approches de caractérisation de l’aléa propagation
Moyens
Essais de lâchers de blocs en conditions contrôlées sur 2 sites instrumentés. Confrontation des résultats des mesures aux benchmark de modélisation
Résultats attendus
Benchmark sur la base d’essais à échelle réduite
Analyse comparative de la pertinence des différents types de modèles (modèles point matériel, modèles prenant en compte explicitement la forme, …), à traduire la physique régissant la propagation des blocs rocheux ainsi que la variabilité de ce phénomène.
Benchmark sur la base de lâchers à trajectoires libres sur site réel.
Deux objectifs sont visés à travers ce benchmark :
- la possibilité pour les utilisateurs et développeurs de codes d’améliorer leurs outils et pratiques,
- être en mesure d’évaluer le niveau de confiance que l’on peut accorder aux résultats de simulation (en clair, par exemple : « compte tenu des moyens actuels, une incertitude de X % peut être appliquée aux valeurs de hauteur de passage issues de simulations trajectographique »).
Objectif
Quantifier l’incertitude sur la caractérisation de l’aléa de propagation par estimation et propagation des incertitudes et de la variabilité des paramètres de modélisation trajectographique
Moyens
Développements méthodologiques. Applications sur des sites pilotes
Objectif
Améliorer la prise en compte du couvert forestier en analyse trajectographique
Moyens
Essais de laboratoire, essais de calibration sur le terrain, modèles d’interaction entre les blocs et les arbres
Résultats attendus
Cette action de recherche conduira à définir un protocole d’intégration d’un module de prise en compte de la forêt dans les logiciels d’analyses trajectographiques de différents types.
Par ailleurs, le modèle développé permettra de quantifier de façon précise l’effet de la forêt sur la propagation des blocs. Les conclusions de cette étude seront exposés dans les groupes de travail sur la quantification et le zonage de l’aléa de propagation et intégrés dans les guides ou recommandations méthodologiques sur ces sujets.
Objectif
Disposer de premiers outils de modélisation des éboulements (avalanche rocheuse) de faibles volumes, inférieurs au millier de m3.
Moyens
Utilisation de résultats d’essais en modèle réduit pour calibrer un modèle numérique. Extrapolation à des sites réels.
Résultats attendus
- meilleure connaissance des mécanismes de propagation des avalanches rocheuses.
- amélioration et validation des méthodes de calcul
- établissement d’une base de données relative aux paramètres de calcul
- transfert vers l’opérationnel
- établissement d’une méthodologie de calcul spécifique à chaque code utilisé.
Objectif
Tester une méthode de mesure de l’aléa résultant au droit d’une infrastructure
Moyens
Mesures d’écoute sismique
Résultats attendus
- Connaissance de l’aléa mesuré et quantifié pour 2 configurations différentes.
- Discrimination des signaux des chutes de blocs. A ce jour, on ne sait pas discriminer de façon fiable une chute de bloc à partir d’une analyse dans le domaine temporel, fréquentiel ou temps fréquence d’un signal sismique.
- Localisation temporelle des chutes de blocs. A ce jour, du fait de la très grande hétérogénéité des sols et donc des paramètres physiques (vitesse, densité, etc.) les techniques classiques de localisation des événements ne sont pas exploitables.
Partenaires impliqués en tranche 1 : Irstea, Ifsttar, IMSrn, Sage, Géolithe, Gts, Alp Géorisques, Céréma, BRGM, L3S-R, SNCF, BG, Département de la Savoie
