Méthodes et outils pour l'auscultation et la surveillance des instabilités gravitaires

par Philippe Mourot

Thèse de doctorat en Terre solide

Sous la direction de Jean-Luc Got.

Soutenue en 2008

à Chambéry .


  • Résumé

    Les instabilités rocheuses constituent l'un des risques naturels le plus souvent rencontre dans les grands reliefs alpins et restent malgré tout un domaine encore mal connu des Sciences de la Terre. Compte tenu de leurs caractéristiques, l'amélioration de nos connaissances dans les domaine de la stabilité des massifs rocheux passe par l'instrumentation et la surveillance de ces instabilités. L'objet de cette thèse a ainsi tout d'abord consisté à mettre au point un dispositif instrumental multi-capteurs, constituant une base solide pour l'acquisition en continu de paramètres pertinents pour les suivi temporel de la stabilité des massifs rocheux. Ce dispositif permet en effet de mesurer et stocker en continu et de façon autonome pendant de longues durées (plusieurs mois) des données hautes fréquences (jusqu'à 1 kHz) et lentes issues de différents types de capteurs. Par ailleurs, il peut être télémétré de façon à suivre à distance l'évolution du site surveille ainsi que les fonctionnement de l'instrumentation. La station de mesure mise au point permet également de faire un pré-traitement des données et a été agrémentée d'algorithmes de surveillance permettant de combiner différents critères pour une première gestion d'alerte. Le travail réalisé a en outre permis de mettre au point un système de transmission par réseau maillé et un système de supervision distant orienté client-serveur. En juin 2008, ce système de surveillance permet de suivre une quinzaine de sites instables en France. Dans les cadre de cette thèse, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'évolution des déformations subies par une écaille rocheuse instable, sur les site de Chamousset (Sud-Est Vercors), jusqu'à environ une semaine avant son éboulement. L'observation de différents paramètres (déformation, météorologie, écoute sismique) et leur suivi temporel pendant environ 3 mois ont ainsi permis de mettre en évidence : une accélération nette mais modérée du déplacement horizontal du sommet de l'écaille, fortement liée aux épisodes de gel-dégel; de très nombreux nano-séismes, dus à la rupture progressive de l'écaille et dont certains présentent une fréquence dominante très basse (5 a 10 Hz), probablement dominée par la résonance de l'écaille;des modes spectraux s'individualisant à des fréquences supérieures à 10-15 Hz sur l'écaille et ayant tendance à augmenter en moyenne avec les temps; l'occurrence de crises sismiques qui ne dégénèrent pas vers l'instabilité. Compte tenu de sa dynamique, l'expérimentation réalisée sur ce site a permis de progresser dans la connaissance des processus mis en jeu et notamment de mettre en évidence de nouveaux paramètres dignes d'intérêt pour l'étude de ce type d'instabilités et donc de préciser les spécifications des caractéristiques instrumentales à atteindre.

  • Titre traduit

    Methods and tools developpment for monitoring unstable rock cliff


  • Résumé

    Rock instabilities are one of the most common natural risks encountered in high alpine relief and, despite this fact, they still remain largely uncharted in Earth Sciences. Given their characteristics, these instabilities need to be investigated and closely monitored in order to improve our knowledge of the stability of rock masses. The main purpose of this thesis was therefore to develop a multi-sensor instrumental device to form a sound basis for the continuous acquisition of the relevant parameters for monitoring the stability of rock masses. This self-contained device is capable of continuously measuring and storing high frequency (up to one kHz) and low frequency data generated by different types of sensor over long periods (several months). Moreover, it can be linked up to a remote-monitoring system for supervising the site and checking the operation of the instrumentation. The measurement station developed can also carry out pre-processing of the data collected and includes monitoring algorithms combining different criteria for an initial warning management procedure. A meshed-network transmission system and client-server oriented remote supervision system have also been developed within the context of this project. In March 2008, this surveillance system was used to monitor fifteen instability sites in France. Within the context of this thesis, particular attention was focused on the variation in deformations affecting an unstable vertical rock slice on the Chamousset site (south-east Vercors, France), up to about one week prior to its collapse and fall. Observations of various parameters (deformation, weather conditions, monitoring of seismic activity) taken over a period of about three months, revealed the following : a clear but moderate acceleration in horizontal displacement of the top of the rock slice, closely related to alternating freezing-thawing episodes; numerous seismic events, due to the progressive failure of the rock slice, some of which had a very low prevailing frequency (5 to 10Hz), probably dominated by slice resonance; individualised spectral modes at frequencies greater than 10-15 Hz on the rock slice and which, as a general rule, tended to increase with time; occurrence of seismic crises which did not degenerate towards the instability. In view of its dynamics, the experimental work carried out on site has enhanced our knowledge of the processes involved and, in particular, revealed new parameters that would be worthwhile including in the study of this type of instability. Based on these findings, it was possible to specify the instrumental characteristics to be achieved.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (238 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-170. Liste de sites Internet p. 171. Glossaire

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  • Bibliothèque : Université Savoie Mont Blanc (Le Bourget-du-Lac, Savoie). Service commun de la documentation et des bibliothèques universitaires. Section Sciences.
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