Etude des mécanismes de déformation d'un glissement-coulée par une approche multi-méthodes

Study of the deformation mechanism and evolution of an earthslide-earthflow by a multi-method approach.

• Auteur / Autrice : Sylvain Fiolleau
• Direction : Denis Jongmans, Guillaume Chambon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement
• Date : Soutenance le 10/11/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble, Isère, France ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne Paul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claudia Meisina
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Mangeney, Michel Jaboyedoff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols argileux

Glissements de terrain

Sol, Mouvements du

Mots clés libres

Surveillance

Multi-Méthodes

Transition solide-Fluide

Monitoring

Multi-Method

Solid-Fluid transition

Résumé

Les mouvements de terrain affectant les matériaux argileux constituent un risquemajeur au niveau des infrastructures et des populations, avec des épisodes de réactivation soudains pouvant conduire à des mouvements rapides de type coulée. Ce travail de thèse s’intéresse à comprendre les différents mécanismes de réactivation et de déformation dans un glissement de ce type, en étudiant les transferts de masse dans un matériau présentant un comportant solide au niveau de l’escarpement sommital et de type coulée à la base.Le site d’étude est le glissement d’Harmalière (Trièves, Alpes françaises), constitué d’argiles glaciolacustres. Depuis l’évènement majeur de mars 1981 qui a emporté 45 ha, ce glissement a connu de nombreux épisodes de régression avec un taux moyen de 5 m/an au niveau de l’escarpement principal et des transferts de masse de plusieurs millions de m3. L’étude s’est appuyée sur une approche multi-méthodes, combinant des techniques de télédétection (images satellites, LiDAR, GNSS, drone), géophysiques et mécaniques.Dans une première partie, une analyse des évènements récents (à partir de 2016) a permis de décrire et quantifier les différents transferts de masse lors des réactivations. Dans une seconde partie, une étude plus approfondie des réactivations en tête de glissement a été réalisée. Tout d’abord, une étude du bruit de fond sismique enregistré en continu pendant les 4 mois précédant la rupture d’un bloc en tête de glissement a été effectuée. Cinq paramètres sismiques ont été suivis (le nombre cumulé d’évènements, l’énergie sismique, la fréquence de résonance, les variations de vitesse de l’onde de Rayleigh et le coefficient de corrélation associé) et ont tous montré un signal précurseur avant la rupture. Ensuite, une étude préliminaire a été réalisée sur l’évolution des propriétés mécaniques d’une couche de faible résistance mécanique mise en évidence au niveau de l’escarpement sommital. Dans une troisième partie, les mécanismes de dégradation du matériau menant à son écoulement ont été explorés à partir d’une approche mécanique et d’imagerie par drone. L’approche mécanique a permis d’étudier l’évolution spatiale des propriétés géotechniques du matériau argileux dans le glissement. L’imagerie drone a été utilisée pour suivre l’évolution des blocs d’argile dans la partie supérieure du glissement et quantifier la vitesse de dégradation du matériau.

Ground movements affecting clay materials constitute a major risk to infrastructure and populations, with sudden episodes of reactivation that can lead to rapid movements (flow type). This thesis work is interested in understanding the different mechanisms of reactivation and deformation in a landslide of this type, by studying mass transfers in a material with a solid behavior at the top of the landslide and a fluid behavior at the toe. The study site is the Harmalière landslide (Trièves, French Alps), consisting of glaciolacustrine clays. Since the major event of March 1981 which took away 45 ha, this landslide has undergone numerous retrogression episodes with an average rate of 4 m/year at the headscarp and mass transfers of several million m3. The study was based on a multi-method approach, combining remote sensing (satellite images, LiDAR, GNSS, UAV), geophysical and mechanical techniques. In a first part, an analysis of the various recent events (from 2016) made it possible to describe and quantify the various mass transfers during reactivations. In a second part, a more detailed study of the reactivations at the head of the landslide was carried out. First, a study of the seismic background noise recorded continuously during the 4 months preceding the rupture of a clay blockat the headscarp was carried out. Five seismic parameters were monitored (cumulative number of events, seismic energy, resonance frequency, Rayleigh wave velocity variations and associated correlation coefficient). All these parameters showed a precursor signal prior to the rupture. Then, a preliminary study focuses on the evolution of the mechanical properties of a low mechanical strength layer close to the headscarp. In a third part, the degradation mechanisms of the material leading to flow type behavior were explored using a mechanical approach and UAV imaging. The mechanical approach allowed to study the evolution of the geotechnical properties of the clayey material in the landslide. UAV imaging was used to follow the evolution of the clay blocks at the head of the landslide and to quantify the degradation rate of the material.