Etude de l’influence des peuplements forestiers de type taillis sur la propagation des blocs rocheux

Improving the integration of coppice forest protection in rockfall model

• Auteur / Autrice : David Toe
• Direction : Frédéric Berger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers, et de l'environnement
• Date : Soutenance le 11/03/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (France). Centre de Grenoble (2012-2019)
• Jury : Président / Présidente : Barry Gardiner
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Bourrier, Emanuele Lingua
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Fourcaud, Luuk Dorren

Mots clés

Mots clés contrôlés

Impact

Simulation par ordinateur

Risques naturels

Forêts

Mots clés libres

Impacts

Taillis

Chute de blocs

Trajectographie

Méthode des Éléments Discrets

Impacts

Coppice

Rockfall

Trajectory analysis

Discrete Element Method

Résumé

L'objectif principal de ce travail de thèse est d'améliorer la prise en compte des peuplements de taillis dans les logiciels d'analyse trajectographique.Dans un premier temps, un modèle numérique permettant de créer des peuplements virtuels de taillis à l'échelle du versant a été développé et validé sur la base d'inventaires forestiers réalisés dans des taillis.Deux modèles numériques permettant de simuler des impacts de blocs sur des franc pieds et des cépées ont été également développés en utilisant la Méthode des Éléments Discrets (MED).Ces modèles ont été calibrés par des essais d'impact sur des tiges de hêtre.Ils permettent d'intégrer l'influence du houppier et du système racinaire, de modéliser explicitement le contact entre le bloc et les tiges impactées, et d'intégrer les non-linéarités matérielles (rupture des tiges, délaminage) se développant dans le tronc au cours de l'impact.Ces travaux ont conduit à la construction d'un modèle trajectographique MED permettant de simuler la propagation d'un bloc dans une forêt de taillis à l'échelle du versant. Finalement, le rôle protecteur de différents peuplements de taillis contre l'aléa de chute de bloc a été caractérisé à l'aide de ce modèle.

This research work is dedicated to improve the integration of coppice stands in rockfall analyses.First, a model was built to create virtual coppice stands. This model was validated using field inventories in coppice stands.Two numerical models were developed to simulate impacts of blocks on single trees and coppice stools using the Discrete Elements Method (MED).These models were calibrated using laboratory impact tests on beech stems.They account for the influence of the root system and of the crown on the tree dynamic response, the explicit modeling of the contact between the block and the impacted stem and the non-linearity evolution into the trunk during impact.Finally, a DEM rockfall software was developed to model rockfall propagation in coppice stands.The protective role against rockfall hazard of different coppice stands was characterized with this model.