Secrétariat d’Etat auprès du Ministère de l’Energie, des Mines, de l’Eau et de l’Environnement chargé de l’Eau et de l’Environnement Département de l’Environnement Direction de la Surveillance et de la Prévention des Risques
ETUDE POUR LA REALISATION D’UNE CARTOGRAPHIE ET D’UN SYSTEME D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE GEOGRAPHIQUE SUR LES RISQUES MAJEURS AU MAROC MISSION 1 IDENTIFICATION DES RISQUES
LES GLISSEMENTS DE TERRAIN
----------------------------Version 1.0 Septembre-2008 -----------------------------
ETUD UDES ES ET MESURES LES 5 DOMAINES DO MAINES
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Sommaire 1.
INTRODUCTION INTRODUCTION GENERALE ......................................................... .................................................................................................... ........................................... 5 1.1. Pertes en vies humaines .............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 5 1.2. Impact des glissements de terrain sur l’économie........................................................ .................................................................. .......... 6 1.3. Programmes à l’échelle internationale .............................................................. ................................................................................... ..................... 7 2. GENERALITES SUR LES GLISSEMENTS DE TERRAIN ........................................................ 8 2.1. Qu’est ce qu’un glissement de terrain ? ............................................................ ................................................................................. ..................... 8 2.2. Quelles sont les caractéristiques d’un glissement de terrain ? ............................................... 9 2.3. Typologie et classification des glissements de terrain ......................................................... 11 2.3.1. Les écroulements et chutes de blocs......................................................... ............................................................................ ................... 12 2.3.2. Le fauchage ............................................................. ................................................................................................................. .................................................... 13 2.3.3. Les glissements (s.s.) ................................................................................................... .................................................................................................. 14 2.3.4. Les tassements ......................................................... ............................................................................................................. .................................................... 15 2.3.5. Les retraits – gonflement des argiles ........................................................ ........................................................................... ................... 16 2.3.6. Les écoulements ou coulées de masse................................................................. ......................................................................... ........ 16 2.3.7. Les affaissements et effondrements de cavités souterraines ....................................... 19 2.3.8. Les mouvements complexes.......................................................... ........................................................................................ .............................. 21 2.4. Comment mesure-t-on les glissements de terrain ?.............................................................. 22 2.4.1. La cinématique ........................................................ ............................................................................................................ .................................................... 22 2.4.2. La superficie et le volume ............................................................. ........................................................................................... .............................. 23 2.4.3. L’intensité.................................................................................................................... L’intensité..................................................... ............................................................... 24 2.4.4. La gravité...................................................... gravité..................................................................................................................... ............................................................... 24 2.5. Quelles sont les différentes manifestations des glissements de terrain ? ............................. 24 2.6. Quelles sont les causes des glissements de terrain ? ............................................................ 24 2.6.1. Les facteurs conditionnants ............................................................ ......................................................................................... ............................. 25 2.6.2. Les facteurs déclenchants ............................................................... ............................................................................................ ............................. 25 2.7. Les effets engendrés par les glissements de terrain ? ........................................................... 26 3. LE RISQUE GLISSEMENT DE TERRAIN.............................................................. ................................................................................ .................. 27 3.1. Notion et principes de ‘Risque’ ............................................................ ........................................................................................... ............................... 27 3.1.1. Le danger ................................................................ ..................................................................................................................... ..................................................... 27 3.1.2. La probabilité .......................................................... .............................................................................................................. .................................................... 27 3.1.3. L’aléa............................................................ ........................................................................................................................... ............................................................... 27 3.1.4. La vulnérabilité .................................................................. ........................................................................................................... ......................................... 28 3.1.5. Les enjeux ............................................................... ................................................................................................................... .................................................... 28 3.1.6. Le risque glissement de terrain.................................................................. .................................................................................... .................. 28 3.2. Gestion du risque "Glissement de terrain" .......................................................... ........................................................................... ................. 29 3.2.1. La prévision des glissements de terrain................................................................. ....................................................................... ...... 29 3.2.2. La prévention des glissements de terrain .............................................................. .................................................................... ...... 30 3.2.3. La protection ............................................................. ............................................................................................................... .................................................. 31 3.2.4. L’information des populations ......................................................... .................................................................................... ........................... 31 3.2.5. La planification d’urgence...................................................................................... d’urgence........................................................................................... ..... 32 4. METHODE D’ANALYSE D’ANALYSE ET DE CARTOGRAPHIE CARTOGRAPHIE DE L’ALEA ......................................... 33 i
4.1. Principes généraux .......................................................... ............................................................................................................... ..................................................... 33 4.2. Cartographie de l’aléa ................................................................ .......................................................................................................... .......................................... 33 5. LE RISQUE DE GLISSEMENT DE TERRAIN AU MAROC ................................................... 35 5.1. Cartographie des mouvements de masse.................................... masse.............................................................................. .......................................... 35 5.2. Cartographie du risque glissement ........................................................ ....................................................................................... ............................... 39 5.3. La gestion du risque glissement de terrain au Maroc........................................................... 43
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Liste des tables tables Tableau 1 : Echelle de vélocité et importance des destructions probables14 ......................................... 22 Tableau 2 : Classification des glissements selon leurs vitesses de déplacement................................... 23 Tableau 3 : Exemple de classement de glissements par niveau d’importance en terme de superficie et de volume mis à contribution.............................................................. ............................................................................................. ............................... 23 Tableau 4 : Intensité des glissements de terrain en fonction des investissements en structures de protection .......................................................... ........................................................................................................................... ................................................................. 24 Tableau 5 : Les consignes de sécurité en cas de glissement de terrain ................................................. 31 Tableau 5 : Exemple d’échelle conventionnelle d’intensité .................................................................. 33 Tableau 6 : Classification qualitative qualitati ve de l’aléa glissement de terrain ................................................... ................................................... 34
Liste des figures figures Figure 1 : Répartition mondiale du nombre de morts dus aux glissement de terrain pour l’année 2007 6 Figure 2 : Distribution mondiale des pertes économiques globales dues aux glissements de terrain ..... 7 Figure 3 : Bloc diagramme représentant le l e mouvement de versant idéal ................................................ 9 Figure 4 : Description des éléments élé ments morphométriques et morphologiques composant un glissement terrain .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 11 Figure 5 : Ecroulements et chutes de blocs (Source : USGS) ............................................................... 13 Figure 6 : Phénomène de fauchage (Source : BC Geological Survey) .................................................. 14 Figure 7 : Morphologie d’un glissement de terrain (s.s.) ...................................................................... 14 Figure 8 : Principaux types de glissements (Source : USGS) ............................................................... ............................................................... 15 Figure 9 : Phénomène de tassement latéral (Source : USGS) ............................................................... 15 Figure 10 : Processus de retrait-gonflement des sols argileux (Source : BRGM)................................. 16 Figure 11 : Ecoulement visqueux d’une masse de matériaux remaniés (Source : BC Geological Survey) .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 17 Figure 12 : Phénomène de fluage (Source : BC Geological Survey) .................................................... 17 Figure 13 : Ecoulement de blocs et fluage (Source : USGS) ................................................................ ................................................................ 18 Figure 14 : Ecoulements de débris (Source : USGS) ............................................................................ ............................................................................ 18 Figure 15 : Coulée boueuse (Source : USGS) ......................................................... ....................................................................................... .............................. 19 Figure 16 : Phénomène de solifluxion .......................................................... ................................................................................................... ......................................... 19 Figure 17 : Affaissement dû à une exploitation minière (Source : INERIS) ......................................... 20 Figure 18 : Processus de formation d’un effondrement (Source : BRGM) ........................................... 21 Figure 19 : Mouvement complexe de type t ype glissement-coulée .............................................................. .............................................................. 22 Figure 20 : Carte géomorphologique du Rif Central établie par Maurer .............................................. 36 Figure 21 : Cartographie géomorphologique de la péninsule de Tanger au 1/100 000 par El Gharbaoui (Feuilles de Tanger, Tétouan, Larache et Chaouene)............................................................ 37 Figure 22 : Cartographie de l’érosion dans le Moyen Atlas Central par J. Martin................................ 38 Figure 23 : Cartographie géomorphologique au 1/100 000 du Moyen Atlas Central ........................... 39 Figure 24 : Répartition schématique des mouvements de masse et distribution selon 9 degrés de susceptibilité selon Millies-Lacroix (Carte au 1/1 000 000) ................................................. 40
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Figure 25 : Zones potentiellement instables dans la région d’Al Hoceima ........................................... 41 Figure 26 : Cartographie du risque lié aux mouvements de terrain dans la région de Taounate ........... 42 Figure 27 : Carte de l’aléa lié aux glissements de terrain dans la péninsule de Tanger ........................ 43
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Introduction générale
LE RISQUE GLISSEMENT DE TERRAIN
1. INTRODUCTION GENERALE
La terre a un cycle de vie qui lui est propre, ses roches naissent, vieillissent, meurent et puis renaissent dans le cœur en fusion de notre planète. Les glissements de terrains font partie de ce processus naturel. Les glissements de terrain constituent en général des phénomènes naturels ponctuels à effets limités. Cependant, par leur diversité et leur fréquence, ils restent responsables de dommages importants et coûteux. En effet, ils provoquent à l’échelle mondiale quelques 800 à 1000 personnes annuellement, sachant que cette valeur ne prend pas en considération les glissements dus aux séismes et aux exploitations minières. De nombreux paramètres, naturels et/ou anthropiques conditionnent l’apparition et le développement des mouvements des glissements de terrain (topographie, géologie, hydrologie, hydrogéologie, érosion rapide du pied de certaines pentes, urbanisation, etc.). Ce sont cependant les phénomènes météorologiques qui semblent provoquer le plus grand nombre d'événements. L’importance socio-économique des glissements de terrain a été identifiée dans les dernières décennies suite à plusieurs catastrophes dont les raisons peuvent être les suivantes : - le risque de glissement de terrain croît dans les pays en voie de développement, suite au déboisement continu, mais aussi dans les pays industrialisés, en raison de l’abandon progressif des zones rurales ; - le changement climatique global semble avoir une influence négative par les précipitations annuelles accrues ; - le risque a augmenté rapidement au cours des dernières décennies suite à la croissance démographique ainsi qu’à l'urbanisation et au développement renforcés et ce, principalement dans les pays en voie de développement ; - la vulnérabilité des éléments face au risque augmente également, vu la complexité croissante de la structure socio-économique des pays industrialisés ; même les événements provoquant des pertes directes mineures peuvent produire des pertes indirectes majeures occasionnées (interruption des activités de production, perte de compétitivité, désengagements contractuels, problèmes d'assurance, effets psychologiques, etc.) ; - les seuils de risque acceptables ont été radicalement réduits dans les pays développés car la société actuelle ne tolère plus des pertes résultant des événements naturels inattendus. 1.1. Pertes en vies humaines
Les statistiques mondiales des glissements de terrain étudiés par le Professeur D. P. Wilson de l’Université de Dunham en Angleterre, montrent que les régions les plus exposées en terme de pertes en vie humaines suite aux phénomènes de mouvement de masse se situent principalement en Asie du sud, en Amérique centrale et quelque peu en Afrique. L’Amérique du nord, l’Europe et le Moyen Orient n’enregistrent quant à eux que des évènements de faible intensité (moins de 5 morts par évènement).
Le risque glissement de terrain
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Introduction générale
Figure 1 : Répartition mondiale du no mbre de morts dus aux glissement de terrain pour l’année 2007 1
1.2. Impact des glissements de terrain sur l’économie
Une étude mondiale effectuée entre 1971 et 1974 par L'association internationale de la Géologie appliquée pour l'UNESCO a prouvé que 14% de l’ensemble des accidents provoqués par les catastrophes naturelles étaient liés aux glissements de terrain. Dans la même période, en moyenne 600 personnes par an ont été tuées par les glissements de terrain 2. Ce chiffre ne donne qu’une idée partielle de l’impact des glissements de terrain sur la sécurité publique, car les événements individuels principaux qui se sont produits au cours de ce siècle, ont provoqué dans certains cas plus de dix mille victimes 3. En terme de pertes économiques liées au phénomène de mouvement de masses, le Japon est le pays le plus sévèrement affecté, subissant une perte totale estimée au niveau de 4 milliards de $ US par an (valeur rapportée en 1990). Viennent ensuite les Etats-Unis, l’Italie et l’Inde, où les pertes estimées se situent entre 1 milliard et 2 milliards de $ US par an. Ces pertes comprennent aussi bien les coûts directs qu’indirects : les premiers impliquent les coûts de réparation, de remplacement ou d’entretien de propriété et d’installations endommagées, alors que les coûts indirects incluent la baisse de productivité, la réduction de la valeur de l’immobilier, la perte de recettes fiscales et d'autres effets économiques produits indirectement par les glissements de terrain 3.
1
Selon les travaux de Dave Petley, Wilson Professeur à l'Université de Durham en Angleterre publiés sur le premier Blog relatif aux glissements de terrain. 2 Varnes, D.J.,1984. Hazard Zonation: A Review of Principal and Practice. 3 Schuster, R.L., 1996, Socioeconomic significance of landslides, in A.K. Le risque glissement de terrain
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Introduction générale
Figure 2 : Distribution mondiale des pertes économiques globales dues aux glissements de terrain 4
1.3. Programmes à l’échelle internationale
En 1976, le Coordonnateur des Nations Unies pour les secours en cas de catastrophe (UNDRO) a initié la création d’une « commission pour les glissements de terrain » dans le cadre de l’IAEG. Plut tard, la 42 ème Assemblée Générale des Nations Unies a instauré la Décennie internationale pour la réduction des catastrophes naturels (IDNDR) 1990-2000. Dans ce contexte, un Groupe de travail sur le Référentiel mondial des glissements de terrain (WP/WLI) a été établi par les plus importantes associations géotechniques internationales. Ce qui a aboutit à la publication de plusieurs résultats tels les méthodes de description du phénomène (WP/WLI, 1990, 1991, 1993a, 1994; IUGS/WGL, 1995; Cruden & Varnes, 1996), le glossaire multilingue des glissements de terrain (WP/WLI, 1993b), et la révision de l’état de l’art en matière d’évaluation quantitative du risque concernant les pentes et les glissements de terrain (Cruden & Fell, 1997).
4
Natural Disaster Hotspots : A Global Risk Analysis, © 2005, International Bank for Reconstitution and development / The World Bank and Columbia University.
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
2. GENERALITES SUR LES GLISSEMENTS DE TERRAIN 2.1. Qu’est ce qu’un glissement de terrain ?
Le terme de glissement est relativement général relatif à la stabilité des pentes ("slope instabiliy"), mais il désigne essentiellement un processus de mouvement de versant ("landslide"). La gravité fait subir continuellement des pressions sur les versants affectant ainsi toutes sortes de matériaux (sols et roches). Les mouvements de masses (de type rotationnel ou translationnel) sont initiés à partir d’une surface dite de rupture créée sous l’action de contraintes tangentielles excédant la résistance au cisaillement des matériaux. La gravité d’une instabilité de terrain est très souvent imputée à la présence de l’eau dans les matériaux mobilisés. Ce facteur peut aussi bien agir dans le déclanchement comme dans le mode de propagation. On retrouve dans la littérature plusieurs définitions sur les « glissements de terrains » ou « mouvement de masses » dont les plus utilisées sont les suivantes : -
Un glissement de terrain correspond à un : «déplacement d'une masse de terrains meuble ou rocheuse le long d'une surface de rupture par cisaillement qui correspond souvent à une discontinuité préexistante. Le mouvement est engendré par l'action de la gravité, de forces extér ieures (hydrauliques ou sismiques) ou d'une modification des conditions aux limites» 5.
-
Un "mouvement de masse" s’exprime comme étant tout évènement qui se manifeste par un déplacement sur une pente d’une masse de sol et/ou de roche sous l’influence directe de la gravité 6.
-
Un glissement de terrain est un phénomène géologique regroupent un ensemble de déplacements, plus ou moins brutaux, du sol ou du sous-sol sur un plan de glissement incliné. Ils résultent le plus souvent d’une rupture par cisaillement à la limite inférieure de la masse en mouvement. Les volumes en jeux sont compris entre quelques mètres cubes et quelques millions de mètres cubes. L’origin e, le déroulement et les effets des mouvements de terrain sont extrêmement hétérogènes 7. Les déplacements peuvent être lents (quelques millimètres par an) ou très rapides (quelques centaines de mètres par jour), en fonction des mécanismes initiateurs, des matériaux considérés et de leur structure. Les mouvements lents entraînent une déformation progressive des terrains, pas toujours perceptible par l’homme. Ils regroupent les affaissements, les tassements, les glissements, la solifluxion, le fluage, le retrait-gonflement et le fauchage. Les mouvements rapides se
propagent de manière brutale et soudaine. Ils regroupent les effondrements, les chutes de pierres et de blocs, les éboulements et les coulées boueuses.
5
Cruden, 1991. A Simple Definition of a Landslide. BIAEG. Varnes, 1996. Landslide Types and Processes, , National Research Council, Wasington, DC. 7 Portail de la prévention des risques majeurs en collaboration avec le BRGM e t l’INRS. 6
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
2.2. Quelles sont les caractéristiques d’un glissement de terrain ?
Lors de ses travaux pour l’UNESCO, Varnes en 1978 a élaboré un bloc diagramme idéal mettant en exergue les caractéristiques d’un glissement de terrain complexe. On y observe une surface de rupture très nette le long de laquelle les matériaux impliqués dans le glissement de terrain se déplacent au-dessus de matériaux que le phénomène n'affecte pas. Le diagramme montre également que la surface de rupture s'étend sur une profondeur considérable de sorte qu'un glissement de terrain ne saurait être considéré comme un phénomène superficiel.
Figure 3 : Bloc diagramme représentant le mouvement de versant idéal 8
La commission internationale sur les glissements de terrain a définit l’ensemble des éléments morphométriques et morphologiques composant un glissement de terrain type comme suit : - Couronne : Zone située au-dessus de l'escarpement principal (2), souvent peu affectée par les désordres. Seules quelques fissures ou crevasses témoignent de la mise en traction des terrains dans cette zone. - Escarpement principal : Surface inclinée ou verticale souvent concave, limitant le glissement à son extrémité supérieure. - Sommet : Limite amont du glissement, point le plus élevé où le matériau glissé (13) se trouve en contact avec l'escarpement principal (2). - Tête : Partie amont de la masse glissée sur l'escarpement principal (2). - Escarpement secondaire : Cicatrice semblable à l'escarpement principal (2) mais visible dans la masse glissée. - Corps : Partie du matériau glissée (13) au-dessus de la surface de glissement (10) en amont du pied de la surface de glissement (11). - Pied : Partie de la masse glissée (13) en aval du pied de la surface de glissement (11). - Extrémité aval : Extrémité aval du matériau glissé (13). - Front : Partie la plus aval du matériau glissé (13), en général de forme convexe. - Surface de glissement : Prolongation en profondeur de l'escarpement principal (2) audessous de la masse glissée (13). 8
Varnes, 1978. Slope movements. Types and processes.
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
-
Pied de la surface de glissement : L'intersection aval de la surface topographique initiale
et la surface de glissement (10) Surface de séparation : Surface séparant la masse glissée (13) des terrains en place, partie de la surface de glissement (10). Matériau glissé : Matériau qui a glissé, partie d'un glissement de terrain. Zone d'affaissement : Zone d'un glissement de terrain où la masse glissée (13) est audessous de la surface topographique originale. Zone d'accumulation : Zone d'un glissement de terrain où la masse glissée (13) est audessus de la surface topographique originale. Niche d'arrachement : Volume situé au-dessus de l'escarpement principal et la masse affaissée (17) et au dessous de la surface topographique originale. Masse affaissée : Partie de la masse glissée (13) recouvrant la surface de glissement (11), qui est située au dessousde la surface topographique originale. Accumulation : Partie de la masse glissée (13) qui est située au-dessus de la surface de la surface topographique originale. Flanc : Limite latérale du glissement prolongeant l'escarpement principal (2). Le flanc droit est à droite quand les flancs sont vus de la couronne. Longueur de la surface de rupture (Lr) : distance entre le front de la surface de rupture et la couronne. Longueur de la masse glissée (Ld) : distance entre le sommet et l'extrémité aval. Longueur totale (L) : distance entre la couronne et le front de la masse glissée. Largeur de la surface de glissement (Wr) : distance maximum entre les flancs. Largeur de la masse glissée (Wd) : largeur maximum de la masse glissée dans une direction perpendiculaire à la longueur Ld. Profondeur de la surface de rupture (Dr) : distance entre la surface de rupture et la surface topographique originale. Profondeur de la masse glissée (Dd) : profondeur de la masse glissée dans une direction perpendiculaire à la longueur Ld.
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
1 : crête, couronne 2 : escarpement principal 3 : sommet : partie la plus haute du glissement 4 : tête : partie la plus haute en glissement 5 : escarpement mineur 6 : corps principal 7 : pied du glissement 8 : extrémité du glissement 9 : front du glissement 10 : surface de rupture 11 : front de la surface de rupture 12 : surface de séparation 13 : matériau déplacé 14 : zone d'arrachement 15 : zone d'accumulation 16 : surface arrachée 17 : masse arrachée 18 : masse accumulée
(Lr) : Longueur de la surface de rupture (Ld) : Longueur de la masse glissée (L) : Longueur totale (Wr) : Largeur de la surface de glissement (Wd) : Largeur de la masse glissée (Dr) : Profondeur de la surface de rupture (Dd) : Profondeur de la masse glissée
Figure 4 : Description des éléments morphométriques et morphologiques composant un glissement terrain 9
2.3. Typologie et classification des glissements de terrain
Les classifications visant à décrire et à déterminer les différents processus de mouvements de masses sont nombreuses qu'ils soient d'origine naturelle ou anthropique. Elles vont de la différenciation entre les mouvements de fonds et ceux de surface établie par Colin en 1846 à des classifications plus élaborées basées sur le contexte géologique et gomorphologique (Millies-Lacroix, 1981 ; Hutchinson, 1988), le type de matériaux (Varnes, 1978 ; Corominas, 1989 ; Cruden et Varnes, 1996 ; Corominas et Garcia Yagüe, 1997) ; les caractéristiques géotechniques et les vitesses de déplacement (Nemock et al., 1972 ; Colat et Pilot, 1996 ; Hungr et al., 2001). Une fois déclarés, les mouvements de masses peuvent être regroupés en deux grandes catégories, selon le mode d'apparition des phénomènes observés (Tritsch et Didier, 1996). Il existe, d'une part, des processus lents et continus (affaissements, tassements, …) et, d'autre part, des événements plus rapides et discontinus (effondrements, les éboulements, les chutes de pierres, ...). 9
Suggested nomenclature for landslides. International Association of Engineering Geology
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
La classification mondialement adoptée pour les glissements de terrain est basée sur le système de Varnes (1978) qui repose sur deux composantes : La première est relative à la nature des formations ou matériel affectés par l’instabilité ; et la seconde détermine le type de mouvement en rapport avec la structure géologique. Nature du matériel géologique concerné
-
Le Rocher : c’est «une masse dure ou ferme qui était intacte et dans son milieu naturel
avant le déclanchement du mouvement». Le Sol : il s’agit d’«un agrégat de particules solides, en général des minéraux et des blocs qui ont été transportés ou formés par l’altération d’un rocher sur un site. Les gaz et/ou liquides occupant les pores et espaces interstitiels du sol font partie du sol». La Terre : elle «décrit le matériel dont 80% ou plus des particules qui compose sa structure ont une taille inférieure à 2 mm, valeur maximale atteinte par les grains de sable». Les Débris : «ils contient une proportion importante de matériel grossier ; 20% à 80% des particules ont une taille qui dépasse les 2 mm, les particules restantes sont plus petites que 2 mm».
-
Types de mouvement de versants
Les mouvements de versants décrivent comment le déplacement du glissement de terrain est distribué dans la masse mise à contribution. 2.3.1. Les écroulements et chutes de blocs
Les écroulements et chutes de blocs sont des phénomènes rapides et brutaux qui affectent des roches rigides et fracturées 10. Il s'agit de masses de taille variable qui se détachent d'une pente escarpée ou d'une falaise. Les vitesses de déplacement sont rapides à extrêmement rapides, avec des rebonds et des trajectoires paraboliques. Dans le cas des roches sédimentaires, la stratification accroît le découpage de la roche et par conséquent les prédispositions à l’instabilité (présence d'une formation sous-jacente plus meuble, déformable ou érodable). La phase initiale de la chute des éléments rocheux est longue et difficile à déceler (altération des joints de stratification, endommagement progressif des roches, fracturation, etc.). La phase d’accélération qui aboutit à la rupture est très rapide ce qui rend ces phénomènes très difficilement prévisibles. En fonction du type de matériaux constituant le versant, les chercheurs Varnes, (1978), IAEG (1990), Cruden et Varnes (1996) ont différencié : les chutes de blocs lorsque la masse se détache du socle, les éboulis de débris composés par des fragments détritiques grossiers et les éboulis de sol composés de fragments détritiques fins.
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Varnes, 1978. Slope movements. Types and processes.
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Généralités sur les glissements de terrain
Figure 5 : Ecroulements et chutes de blocs (Source : USGS)
Les facteurs naturels favorisant le déclenchement de tels phénomènes sont nombreux. On peut citer par exemple les fortes variations de températures (cycle gel/dégel), la croissance de la végétation ou au contraire sa disparition (feux de broussailles), les pressions hydrostatiques dues à la pluviométrie et à la fonte des neiges, les séismes…
2.3.2. Le fauchage
Il s'agit d'un processus de basculement d'une unité sur un pivot situé en dessous ou sur une unité inférieure, sous l'action de la gravité et de forces exercées par des blocs adjacents ou des pressions de fluides. C'est une déformation superficielle traduite en mouvement lent qui affecte des roches stratifiées redressées à la verticale, et entraîne un basculement vers l'aval des couches sur une épaisseur très variable. Des ruptures brutales se produisent et les matériaux se désagrègent et passent à l'état de rochers disloqués puis d'éboulis 11 . Le phénomène de fauchage résulte suite à une action conjuguée entre une disposition structurale et une composition lithologique particulière.
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Flageollet, 1989. Les mouvements de terrains et leur prévention.
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
Figure 6 : Phénomène de fauchage (Source : BC Geological Survey)
2.3.3. Les glissements (s.s.)
Les glissements de terrain sont des mouvements de masse lents induits par insuffisance de résistance au cisaillement sur une ou plusieurs surfaces de rupture généralement courbe ou plane, ainsi que sur tous type de matériau (Varnes, 1978). Le mouvement peut être progressif, c'est à dire que le cisaillement peut ne pas être simultané sur la totalité de la surface de rupture. La propagation de la rupture est contrôlée par le développement des zones entrant en plasticité. La surface de cisaillement devient alors une surface de séparation entre matériau en place et matériau en mouvement.
Figure 7 : Morphologie d’un glissement de terrain (s.s.)
Selon la surface de rupture rencontrée dans cette classe, Varnes (1978) et par la suite Flageollet (1989) ont subdivisé les glissements en deux catégories : −
−
Les glissements plan ou transationnels "Translational slides" : Il correspond à un mouvement de masse évoluant long d'un plan de faible résistance mécanique. Lorsque dans un tel type de glissement une seule unité est mobilisée, on parle de "glissement par blocs". Les glissements plans sont très souvent contrôlés par la structure géologique du versant et les surfaces ou zones de moindre résistance mécanique. Les glissements circulaire ou rotationnels "Rotational slides : Il s’agit là du phénomène le plus courant. La surface de rupture présente une concavité orientée vers le haut avec une éventuelle présence de fissures concentriques, en plan, et concaves suivant la
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
direction du glissement (forme d'une cuillère). La forme du glissement peut être influencée par la nature des terrains concernés et les éventuelles discontinuités rencontrées. L'escarpement au niveau de la niche d'arrachement peut être relativement vertical et les mouvements sont relativement rapides. En amont de la niche d'arrachement, il peut apparaître des fissures de traction et une évolution régressive vers l'amont ou latérale du mouvement est possible.
Figure 8 : Principaux types de glissements (Source : USGS)
2.3.4. Les tassements
Il s’agit principalement de diminutions de volume de certains sols sous l’effet de charges ou d’assèchement. Les tassements latéraux ou " Lateral spreads" sont très distincts puisqu’ils se produisent habituellement sur des pentes très douces voire même sur des terrains plats. Le mouvement dominant est celui d’une extension régressive latérale accompagnée d’un cisaillement ou de fentes de tension. La rupture est provoquée par la liquéfaction de sédiments à l’état solide (habituellement des sables et des silts). Le déclenchement du phénomène est souvent dû à un mouvement rapide du sol, comme lors d’un tremblement de terre, mais il peut également être artificiellement induit. Les matériaux évoluent en translation jusqu'à former des reliefs en horsts et grabens avec un fluage en pied. Ces mouvements se déclenchent sans que des indices de surface soient préalablement clairement identifiables.
Figure 9 : Phénomène de tassement latéral (Source : USGS)
Les tassements par retrait se produisent sur les versants couverts de certains types d’argiles pouvant donner lieu à d’importantes variations de volume en cas de sécheresse durable ou de la succession de plusieurs années déficitaires en eau. Ce phénomène de retrait/gonflement des sols, aggravé par la présence d’arbres ou d’arbustes au voisinage des habitations, peut être à
Le risque glissement de terrain
15
Généralités sur les glissements de terrain
l’origine de dégâts très importants sur les constructions et infrastructures. Il est cependant sans danger pour l’homme compte tenu de la lenteur et de la faible amplitude des déformations occasionnées.
2.3.5. Les retraits – gonflement des argiles
Le retrait gonflement des sols est définit par le BRGM comme étant : «des mouvements de terrains différentiels de petite amplitude, provoqués par des variations de volume de certains sols argileux lorsque leur teneur en eau se modifie». Il se manifeste essentiellement dans des milieux à climat tempéré au cours des périodes de sécheresse prolongée (figure I-9). La tranche la plus superficielle de sol, est alors soumise à l’évaporation. Il en résulte un retrait des argiles, qui se manifeste verticalement par un tassement et horizontalement par l’ouverture de fissures. L’amplitude de ce tassement est proportionnelle avec l’épaisseur de la couche d’argile et de sa richesse en en minéraux gonflants. Le principal facteur de prédisposition de ce type de mouvement est lié à la nature du sol. Certains facteurs complémentaires interviennent : des défauts de fondation, une modification de l'imperméabilisation du sol, un drainage périphérique, des pompages dans un puit voisin, éventuellement une source de chaleur enterrée. La présence d’arbres exerce un rôle aggravant car les racines soutirent l'eau du sol, et peuvent s'étendre jusqu'à 1,5 fois la hauteur de l'arbre, sous les fondations.
1. 2. 3. 4. 5.
Evapotranspiration Evaporation Absorption par les racines Couches argileuses Feuillets argileux 6. Eau interstitielle
Figure 10 : Processus de retrait-gonflement des sols argileux (Source : BRGM)
2.3.6. Les écoulements ou coulées de masse
Les écoulements ou coulées résultent de l’évolution des glissements et prennent naissance dans leur partie aval. Ce sont des mouvements rapides d’une masse de matériaux remaniés peu ou non-consolidés qui s'écoulent plus ou moins rapidement suivant leurs teneurs en eau. Sur de nombreux points, le profil de distribution des vitesses ressemble à celui d'un fluide visqueux.
Le risque glissement de terrain
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Généralités sur les glissements de terrain
La nature géologique des terrains est un des principaux facteurs d’apparition de ces phénomènes tout comme l’eau et la pente. Les matériaux affectés sont très variés (roches marneuses ou schisteuses, formations altérées, colluvions fines, moraines argileuses, etc.) mais globalement la présence d’argile en forte proportion représente l’aspect pénalisant du phénomène compte tenu de ses mauvaises caractéristiques mécaniques. La saturation des terrains en eau (présences de sources, fortes précipitations, fonte des neiges brutales, etc.) joue aussi un rôle moteur dans le déclenchement de ces phénomènes.
Figure 11 : Ecoulement visqueux d’une masse de matériaux remaniés (Source : BC Geological Survey)
Ces processus peuvent parfois être précédés de phénomènes de fluage. Il s’agit d’une déformation irrégulière se développant sur des pentes faibles, sa vitesse est lente et continue dans le temps évoluant sous une contrainte constante. Ce phénomène évolue de façon non perceptible, jusqu'à une accélération qui conduit à la rupture.
Figure 12 : Phénomène de fluage (Source : BC Geological Survey)
En fonction du type de matériau mis à contribution dans le mouvement de masse, Varnes (1978) distingue trois sous-classes.
2.3.6.1. Les écoulements de blocs ou "Rock Flow"
Les déformations se concentrent le long de discontinuités préexistantes entraînant le mouvement de blocs vers le pied du versant. Le risque glissement de terrain
17
Généralités sur les glissements de terrain
Figure 13 : Ecoulement de blocs et fluage ( Source : USGS)
2.3.6.2. Les écoulements de débris ou "Debris Flow"
Le matériau mis à contribution dans ce genre d’écoulement est constitué d’un haut pourcentage en particules grossières.
Figure 14 : Ecoulements de débris (Source : USGS)
2.3.6.3. Les écoulements de sols ou "Earth Flow"
Les écoulements de sols ou " Earth Flow " sont caractérisés par un transport à l'état visqueux de matériaux riche en particules fines (50% au minimum). Les écoulements de sols les plus communs sont : les coulées boueuses " Mud Flow", se développent sur des matériaux fins comme le o sable, les silts ou les argiles. Elles se produisent sur des pentes, par dégénérescence de certains glissements avec afflux d'eau. o
les coulées torrentielles " Rapid Earth Flow", se produisent en présence de matériaux fins à argileux dans le lit de torrents au moment des crues. La vitesse de ce processus est influencée par la teneur et le type d'argile, le degré d'altération, et la teneur en eau des terrains affectés. o
les coulées sèches " Dry Flow", se dit des écoulements de matériaux superficiels peu ou non saturés. Le déclenchement est souvent dû à une sollicitation mécanique tel un séisme.
Le risque glissement de terrain
18
Généralités sur les glissements de terrain
Figure 15 : Coulée boueuse (Source : USGS)
Indépendamment du type de matériaux constituant les versant, un autre type de mouvement est attribué aux écoulements : il s’agit du phénomène de solifluxion. Il peut être dû à une alternance gel/dégel, au passage d'animaux et/ou à l'action des racines. C’est un mouvement lent affectant des terrains superficiels meubles sur des pentes très faibles. La solifluxion peut s'étendre à des versants entiers. Cependant, elle n’affecte que de faibles épaisseurs.
Figure 16 : Phénomène de solifluxion 12
2.3.7. Les affaissements et effondrements de cavités souterraines
Les affaissements et effondrements sont liés à la présence de cavités souterraines d'origine naturelle (phénomène de dissolution ou de suffosion de la roche par l’eau) ou anthropique (exploitation souterraine).
2.3.7.1. Les affaissements
Les affaissements sont des dépressions topographiques en forme de cuvette dues au fléchissement lent et progressif du sol, sans ruptures apparentes de ce dernier. 12
Skinner et Porter, 2000. The dynamic Earth: an introduction to physical geology.
Le risque glissement de terrain
19
Généralités sur les glissements de terrain
Figure 17 : Affaissement dû à une exploitation minière (Source : INERIS)
2.3.7.2. Les effondrements
Les effondrements se manifestent par des déplacements verticaux instantanés de la surface
du sol par rupture brutale de cavités souterraines préexistantes, naturelles ou artificielles, avec ouverture d'excavations grossièrement cylindriques. Ladite rupture se propage jusqu'en surface de manière plus ou moins brutale, puis détermine l'ouverture d'une excavation grossièrement cylindrique. Les dimensions de cette excavation dépendent des conditions géologiques, de la taille et de la profondeur de la cavité ainsi que du mode de rupture. Ce phénomène peut être ponctuel ou généralisé et dans ce cas concerner des superficies de plusieurs hectares. S'il est ponctuel, il se traduit par la création de fontis plus ou moins importants, dont le diamètre est généralement inférieur à cinquante mètres. Parmi les facteurs naturels qui conditionnent les effondrements, dans les calcaires notamment, figurent en premier lieu la résistance de la roche à la rupture. Cette résistance dépendant essentiellement de la teneur en argiles et de l’ampleur de la zone décomprimée autour des galeries. Elle dépend aussi de l’hétérogénéité du sol, notamment l’intercalation de strates plus argileuses ou gréseuses qui favorisent la rupture des voûtes, de la densité des diaclases, de la présence de failles, de joints de strates, du pendage des couches, ainsi que de la taille des vides. Le déclenchement du phénomène se fait par l’intervention des facteurs climatiques et hydrogéologiques. L’augmentation des pressions dans les drains et un accroissement de la plasticité des argiles, lors de fortes pluies, en saison humide ou en cas de circulation d’eau souterraine, s’accompagnent de dissolutions, d’altérations, d’érosion, d’expulsions de bouchons de sédiments, de rupture de voûtes, etc.
Le risque glissement de terrain
20
Généralités sur les glissements de terrain
Figure 18 : Processus de formation d’un effondrement (Source : BRGM)
2.3.8. Les mouvements complexes
La dernière catégorie décrite par plusieurs auteurs (Varnes, 1978 ; Milliès-Lacroix, 19651968 ; Brunsden, 1984 ; Flotte, 1984 ; Ferrer, 1987 ; Corominas, 1989) présente une morphologie complexe réunissant plusieurs critères morphologiques correspondant à l’ensemble des mouvements de masses décrits jusqu’à présent. La géologie du terrain représente le facteur conditionnant le plus déterminant dans la genèse d’un tel type de mouvement. En effet c’est principalement l’hétérogénéité des matériaux qui combinée aux facteurs déclanchant comme l’eau permet d’engendrer des mouvements complexes ou composés. Les cas les plus fréquents sont décris par Corominas en 1989 ; il s’ait des solifluxions-coulées ou solifluxions-glissements. D’autres auteurs parlent plutôt de glissements-coulées (MillièsLacroix, 1965-1968; Brunsden, 1984; Flotte, 1984; Ferrer, 1987; Flageollet, 1989). Les mouvements complexes correspondent finalement à un phénomène de mouvement de masse réunissant au minimum deux types de glissements sur un même versant. Le système affecté se présente sur de très vastes étendues et l’ensemble des terrains affectés repose sur une surface de rupture active (Cruden et Varnes, 1996).
Le risque glissement de terrain
21
Généralités sur les glissements de terrain
Figure 19 : Mouvement complexe de type glissement-coulée 13
2.4. Comment mesure-t-on les glissements de terrain ?
La magnitude ou intensité des glissements de terrain peut être exprimée de manière quantitative et qualitative. 2.4.1. La cinématique
Le degré d'activité des différents mouvements peut également être classé à travers une échelle de vitesse de déplacement de la masse mise à contribution 14. L'intensité du glissement varie alors dans l’espace en allant de l’amont vers l’aval sur l’axe de déplacement du glissement de terrain. Ces paramètres peuvent être exprimés quantitativement, notamment en utilisant une fonction de distribution spatiale, ou en appliquant les classements d'intensité qualitatifs relatifs telles que lent, modéré et rapide, ou faible, modéré et élevé. Le tableau suivant établi par Cruden et Varnes en 1996, tente d’établir une échelle d’intensité des glissements de terrain en tenant compte de la vitesse de déplacement de la masse mise à contribution. Tableau 1 : Echelle de vélocité et importance des destructions probables 14
Classe de vélocité
Description
7
Extrêmement rapide
6 5
Très rapide Rapide
Vitesse (mm/sec)
Vitesse typique
5 x 103
5 m/s
5 x 101
3 m/min
5 x 10-1
1.8 m/h
Destructions significatives probables
Catastrophe majeure ; destruction de bâtiments par le déplacement du matériau ; plusieurs morts ; rescapés peu probable. Perte de quelques vies ; vitesse de déplacement très importante pour permettre aux gents de s’échapper. Evacuation possible ; destruction de structures, biens et équipements.
13
David Rogers, 1990. Gatway Valley 90/10 Plan. Environmental impact report. Cruden and Varnes 1996. Landslide types and processes.
14
Le risque glissement de terrain
22
Généralités sur les glissements de terrain
Classe de vélocité
Description
4
Relativement rapide
3
2 1
Vitesse (mm/sec)
5 x 10-3
Vitesse typique
Possibilité de maintenir temporairement quelques structures. 13 m/mois
Lent
Très lent
Destructions significatives probables
5 x 10-5
1.6 m/an
5 x 10-7
15 mm/an
Possibilité d’envisager certaines constructions sur le versant si des travaux réguliers de maintenance sont prévus et si l’amplitude du mouvement n’est pas très importante. Résistance de quelques structures aux mouvements de masse. Imperceptible sans instruments de mesure ; possibilité d’aménagement avec précautions.
Extrêmement lent
Une classification plus simplifiée à été établie par le GRGM définissant 5 classes de glissements selon leur cinétique. Tableau 2 : Classification des glissements selon leurs vitesses de déplacement
Vitesse de déplacement du glissement
1 mm/an à 12 mm/an 1 mm/mois à 50 mm/mois 1,5 mm/j à 100 mm/j 4 mm/h à 10 m/h 2,5 m/sec à 10 m/sec
Classification
Très lent Lent Moyen Rapide Très rapide
2.4.2. La superficie et le volume
Les estimations quantitatives dérivent souvent des estimations relatives au site c'est-à-dire la superficie et/ou le volume mis à contribution dans le phénomène de glissement. Le tableau suivant montre un exemple de la relation entre les évaluations de l’importance et les niveaux quantitatifs en terme de superficie et de volume. Tableau 3 : Exemple de classement de glissements par niveau d’importance en terme de superficie et de volume mis à contribution
Magnitude
Très forte Forte Moyenne Faible Très faible
Intervalles quantitatifs Superficie Volume minimum affectée (en ha) impliqué (en m3)
>5 0.50 à 5.00 0.05 à 0.50 0.005 à 0.05 < 0.005
Le risque glissement de terrain
50 000 5 000 à 50 000 500 à 5 000 50 à 500 < 50
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Généralités sur les glissements de terrain
2.4.3. L’intensité
L’intensité d’un glissement de terrain est estimée à partir de l’estimation du coût des investissements nécessaires pour mettre en place des éléments de protection passif face au phénomène. Tableau 4 : Intensité des glissements de terrain en fonction des investissements en structures de protection
Coût
Financièrement supportable pour un particulier (ex: purge de blocs) Financièrement supportable pour un groupe de propriétaires (ex: comblement cavité, drainage) Déborde du cadre parcellaire Coût important et/ou technique difficile (ex: stabilisation glissement, confortement de pan de falaise) Pas de parade technique
Intensité
Faible Moyenne
• •
Forte Majeure
2.4.4. La gravité
La gravité d’un glissement de terrain est évaluée à partir des dégâts que ce dernier peut engendrer les enjeux. Estimation des dégâts
Pas d'accident (ex: retrait / gonflement, fluage, glissement lent) Accident isolé (ex:glissement à paroxysme rapide) Quelques victimes (ex: chutes de blocs, laves torrentielles, fontis) Quelques dizaines de victimes (ex: éboulement, effondrement généralisé de carrière)
Gravité
Faible Moyenne Forte Majeure
2.5. Quelles sont les différentes manifestations des glissements de terrain ?
L’extension des glissements de terrain est variable, allant du simple glissement de talus très localisé au mouvement de grande ampleur pouvant concerner l’ensemble d’un versant. Les profondeurs des surfaces de glissement varient ainsi de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres de profondeur. On parle de glissements superficiels dont les signes visibles en surface sont souvent spectaculaires (fissures dans les murs des habitations, bourrelets dans les champs, poteaux penchés…) et de glissements profonds qui présentent moins d’indices observables et qui sont donc plus difficilement détectables. 2.6. Quelles sont les causes des glissements de terrain ?
La nature géologique des terrains est un des principaux facteurs d’apparition de ces phénomènes tout comme l’eau et la pente. Les matériaux affectés sont très variés (roche marneuses ou schisteuse, formations tertiaires altérées, colluvions fines, moraines argileuses, etc.) mais globalement la présence d’argile en forte proportion est toujours un élément défavorable compte tenu de ses mauvaises caractéristiques mécaniques. La saturation des Le risque glissement de terrain
24
Généralités sur les glissements de terrain
terrains en eau (présences de sources, fortes précipitations, fonte des neiges brutales) joue aussi un rôle moteur dans le déclenchement de ces phénomènes. Pour q’un phénomène de mouvement de masse puisse prendre naissance, la présence simultanée de plusieurs facteurs est requise. Autant l’instabilité de versant est d’une grande ampleur, autant le nombre de facteurs impliqués dans sa genèse est important. On distingue ainsi les facteurs conditionnants et les facteurs déclenchants.
2.6.1. Les facteurs conditionnants
Les facteurs conditionnants sont ceux qui déterminent les conditions de stabilité ou d'instabilité du versant : −
La lithologie représente un facteur conditionnant majeur dans la stabilité des versant
aussi bien par, la nature des matériaux (qualité géotechnique des roches) que par la structure (direction et pendage des couches, plans de schistosité, etc.) ; −
La pente est l'un des facteurs déterminant dans la genèse des glissements de terrain. En
effet, pour qu'une rupture puisse se produire sur un versant, il faut qu’il y ait l’intervention de la gravité accompagnée d’un un appel au vide. Ce phénomène ne pouvant prendre naissance sur des terrains plats, la prise en compte du degré de pente des versants et des couches est d’une importance capitale. −
Le relief, par sa composante altimétrique représente aussi l’un des facteurs les plus
déterminants dans la genèse des glissements de terrains. Ainsi, plus l’altitude augmente, plus le risque d’occurrence de mouvement de terrain est présent. −
La proximité du réseau de drainage est généralement liée au phénomène d’érosion
hydrique parmi lesquels on retrouve les sapements de berges. Ce phénomène se développe généralement dans les portions des cours d’eau où la vitesse d’écoulement est suffisamment puissante pour éroder la partie basale d’un versant. Ce sont donc essentiellement les berges des cours d’eau supérieur allant du 3 ème au 5 ème ordre (selon l’hiérarchisation de Strahler), qui sont les plus propices aux instabilités. −
L’activité tectonique récente à actuelle peut conditionner ou déclencher un
mouvement de masse au niveau de la zone de broyage des failles (cisaillements et/ou décrochements) formée de matériaux fragilisés. L’occurrence des mouvements de masse se trouve généralement accentuée à proximité des résurgences.
2.6.2. Les facteurs déclenchants
Les facteurs déclenchants engendrent les mouvements par changements rapides des conditions du versant définies par les facteurs déterminants : −
Les précipitations tiennent un rôle direct dans le déclanchement des mouvements de
masse. En effet, la pluviométrie agit directement sur le déclenchement des mouvements de masse en diminuant la résistance au cisaillement et en rendant les terrains gorgés d’eau plus plastiques; ce qui a pour conséquence directe le déplacement de la masse sous son propre poids.
Le risque glissement de terrain
25
Généralités sur les glissements de terrain
−
La sismicité ne peut déclancher un mouvement de masse qu’à partir d’une magnitude
critique d'activation de l’ordre de M = 4 ( Guzzetti et al., 1999). Cependant on peut assister à de petits écroulements lors de libération d’énergies inférieures à la magnitude critique. −
Les cours d’eau et les résurgences , sont souvent responsables indirectement dans le
déclenchement des mouvements de masse. En effet, leur action érosive (ravinement, sapement de berges, érosion régressive, etc.) engendre souvent une déstabilisation des versants. L’action de l’eau peut être aussi de nature chimique lorsqu’elle entraîne une altération des matériaux par différentes actions comme l’oxydo-réduction, l’hydrolyse, l’hydratation, la dissolution, etc. −
Le couvert végétal exerce essentiellement une action phytostabilisante sur les versants à
substrat argileux ou à substrat rocheux développant une couverture d’altération argileuse peu épaisse. Son absence ou sa rareté sur des versants accélère l’effet érosif du ruissellement et des précipitation; ce qui déclanche les mouvements de masse. 2.7. Les effets engendrés par les glissements de terrain ?
Du fait des fissures, des déformations et des déplacements en masse, les glissements peuvent entraîner des dégâts importants aux infrastructures et aux constructions. Dans certains cas, ils peuvent provoquer leur ruine complète (formation d'une niche d'arrachement d’ampleur plurimétrique, poussée des terres incompatible avec la résistance mécanique de leur structure). L’expérience montre que les accidents de personnes dus aux glissements et coulées sont peu fréquents, mais possibles
Le risque glissement de terrain
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Le risque glissement de terrain
3. LE RISQUE GLISSEMENT DE TERRAIN 3.1. Notion et principes de ‘Risque’
Le risque découle soit d’un processus catastrophique, soit de dommages importants infligés à la fois à une population, ses biens et son infrastructure. Le risque majeur est la possibilité qu'un événement d'origine naturelle ou anthropique puise engendrer des effets peuvant mettre en jeu un grand nombre de personnes, occasionner des dommages importants et dépasser les capacités de réaction de la société. L'existence d'un risque majeur est caractérisée par sa faible fréquence et par son énorme gravité. Elle est liée : •
•
d'une part à la présence d'un événement, qui est la manifestation d'un phénomène naturel ou anthropique ; d'autre part à l'existence d'enjeux, qui représentent l'ensemble des personnes et des biens (ayant une valeur monétaire ou non monétaire) pouvant être affectés par un phénomène. Les conséquences d'un risque majeur sur les enjeux se mesurent en terme de vulnérabilité. 3.1.1. Le danger
Un Danger est une source de dommage potentiel, ou la situation dont le potentiel est d’occasionner des dommages, en termes de blessures pour l’homme ; dommages des biens, de l’environnement, et d’autres valeurs ou biens ou une combinaison des facteurs ci-dessus. En ce qui concerne la gestion du risque de glissement de terrain, le glissement de terrain est une source de dommage potentiel – c’est un danger. Un glissement de terrain futur n’ayant aucun potentiel destructeur n’est pas un danger, mais un processus naturel ou trait géologique ou géomorphologique. 3.1.2. La probabilité
La probabilité d’occurrence d’un glissement de terrain est une estimation de la chance de l’occurrence du phénomène. L’estimation de la probabilité est exprimée quantitativement, par un nombre allant de 0 (le glissement de terrain de surviendra pas) à 1 (le glissement est sûr de survenir). Le terme de « vraisemblance » est employé pour fournir une estimation qualitative de la probabilité, appelé évaluation de probabilité. Les estimations de la vraisemblance sont en général exprimées à l’aide des termes qualitatifs, tels que très bas jusqu’à très haut ou très peu probable ou presque sûr. Les termes quantitatifs doivent être précisément définis afin d’éviter toute ambiguïté. 3.1.3. L’aléa L'aléa est un phénomène qui peut engendrer des dommages. Il représente un évènement
menaçant ayant une probabilité d'occurrence dans une région au cours d'une période donnée. L’aléa glissement de terrain consiste à évaluer la probabilité en un site ou une région, d’être exposé à un mouvement de masse ayant des caractéristiques données et à exprimer ces caractéristiques sous forme de paramètres relatifs au mouvement du sol.
Le risque glissement de terrain
27
Le risque glissement de terrain
3.1.4. La vulnérabilité La Vulnérabilité traduit un degré de perte par une quantification des dommages infligés à
une région (de 0 % à 100 %), en conséquence ou suite à un phénomène susceptible d'engendrer des victimes et des dommages matériels. La vulnérabilité aux glissements de terrain serait donc l’aptitude des constructions et des infrastructures à subir des dégâts à cause d’un glissement de terrain. 3.1.5. Les enjeux
Les enjeux sont généralement classés en trois types : Les enjeux humains : le séisme est le risque naturel majeur le plus meurtrier, tant par ses effets directs (chutes d'objets, effondrements de bâtiments) que par les phénomènes qu'il peut engendrer (mouvements de terrain, tsunamis, etc.). De plus, outre les victimes possibles, un très grand nombre de personnes peuvent se retrouver blessées, déplacées ou sans abri. Les enjeux économiques : un séisme et ses éventuels phénomènes annexes peuvent engendrer la destruction, la détérioration ou l'endommagement des habitations, des usines, des ouvrages (ponts, routes, voies ferrées, etc.), ainsi que la rupture des conduites. Les enjeux environnementaux : un séisme peut se traduire en surface par des modifications du paysage, généralement modérées mais qui peuvent dans les cas extrêmes occasionner un changement total. •
•
•
3.1.6. Le risque glissement de terrain
Le risque glissement de terrain représente l’espérance mathématique de pertes au cours d’une période de référence et dans une région bien définie. Il est proportionnel à la vulnérabilité des constructions et infrastructures et aux enjeux (humains économiques et environnementaux) et dépend donc de l’extension de cette région. Il s’agit en fait de la probabilité d’avoir des dégâts suite à un tremblement de terre. Son évaluation mathématiquement est exprimée actuellement comme étant le produit entre l’aléa, la vulnérabilité et les enjeux. Risque sismique = Aléa sismique * Vulnérabilité * Enjeux
En effet, il s’agit d’une espérance mathématique de pertes en vies humaines, blessés, dommages aux biens et atteinte à l'activité économique au cours d'une période de référence et dans une région donnée, pour un aléa particulier.
3.1.6.1. Le risque résiduel
Le risque résiduel représente le potentiel de risque qui demeure après l’application de toutes les stratégies de contrôle dudit risque.
3.1.6.2. Le risque acceptable
Le risque acceptable est le risque que la société est préparée à accepter « tel qu’il est » et pour lequel le contrôle n’est pas nécessaire. En général, les intervenants ne considèrent pas les dépenses destinées à la réduction de ce type de risque comme justifiées. Tous les intervenants Le risque glissement de terrain
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Le risque glissement de terrain
n’acceptent pas le même niveau d’acceptabilité du risque, et dans des situations pareilles l’établissement des seuils du risque acceptable doit être estimée en fonction des investissements et des enjeux.
3.1.6.3. Le risque tolérable
Le risque tolérable décline le seuil que les intervenants peuvent accepter afin de s’assurer certains bénéfices nets, en sachant que le risque est proprement contrôlé, suivi et ensuite réduit de façon appropriée et au moment approprié. Dans certaines situations, le risque peut être toléré parce que les intervenants ne peuvent pas se permettre de le réduire même s’ils reconnaissent qu’il n’est pas proprement contrôlé. Le risque tolérable dépasse les seuils de risques établis ou acceptables.
3.1.6.4. Le risque individuel
Le risque individuel évoque le degré de mortalité ou de blessure pour tout individu identifiable (connu de nom) qui vit dans la région affectée ou potentiellement affectée par un glissement de terrain, qui adopte un train de vie qui pourrait l’exposer aux conséquences du glissement de terrain. 3.1.6.5. Le risque social ou sociétal
Le risque sociétal exprime le nombre de blessés et de morts dans toute la société : la société devrait subir les conséquences d’un glissement de terrain occasionnant plusieurs victimes mortelles ou de nombreux blessés ainsi que des pertes financières, environnementales et autres. 3.1.6.6. Le risque volontaire
Le risque volontaire désigne le risque qu’un individu ou une société accepte volontairement, face à un danger quelconque. 3.1.6.7. Le risque involontaire
Le risque involontaire est généralement imposé sur l’individu et/ou la société, comme l’écroulement d’une construction, la déformation d’une route, etc. 3.2. Gestion du risque "Glissement de terrain"
L’analyse du phénomène de mouvement de masse est le premier pas dans la diminution du risque. En général, un risque peut être soit prévu, prévenu et mitigé ou inclus dans un plan d’urgence. Les trois phases principales concernant la gestion du risque de glissement de terrain sont : la prévision, la prévention et la planification d’urgence. 3.2.1. La prévision des glissements de terrain
La prévision comprend toutes les activités qui visent l’analyse et la détermination des causes des glissements de terrain, l’identification des risques et la délimitation des zones menacées.
Le risque glissement de terrain
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Le risque glissement de terrain
Pour ce faire, l’information initiale de base présentée sous la forme d’un descriptif de l’état de la zone d’intérêt qui peut être divisée en trois aspects suivants : l’identification thématique des facteurs : fournir toute information adéquate sur les causes de l’instabilité de la pente telle que la lithologie, la structure du soubassement, la couche de débris, la végétation, les eaux souterraines, la pente et sa forme, etc. ; l’inventaire des glissements de terrain : fournir toute information adéquate sur les effets de l’instabilité de la pente telle que la répartition passée des glissements de terrain, le type du mouvement et du matériel engagé, l’état, le type et la répartition de l’activité ; le recensement des éléments du risque : information sur la population, la propriété, les bâtiments, les infrastructures de transport, les routes de secours, les activités économiques, l’héritage culturel, les ressources environnementales et écologiques, classés en fonction de la typologie et de la valeur. •
•
•
Il serait ainsi possible de prévoir le risque de glissements de terrain, dans un endroit donné pendant une période donnée grâce à l’interprétation combinée des informations concernant les causes et les effets de l’instabilité de la pente. Le développement des méthodes de l’évaluation quantitative du risque de glissements de terrain est l’un des principaux sujets de recherche scientifique dans le domaine de la géoingénierie. Ces méthodes sont d’habitude basées sur la technologie des SIG et sur l’analyse pour la prévision dans le cas de larges étendues et sur la modélisation géotechnique pour la prévision dans le cas d’endroits ponctuels. Etant donné la complexité du phénomène représenté par les glissements de terrains (grande variabilité en ce qui concerne le type du mouvement, le type de matériel mis à contribution, le contenu en eau, la vitesse du mouvement, etc.), la réalisation de l’analyse complète du risque en terme de prévision devrait prendre en considération les aspects suivants : La prévision temporelle : prévision du moment où un glissement de terrain puisse se déclencher sur une pente donnée. La prévision spatiale : prévision de l’endroit où un glissement apparaîtra le plus probablement dans une zone donnée. La prévision du type : consiste à déterminer le type du mouvement dont l’apparition est la plus probable (par exemple la chute de roches, l’effondrement de la terre, etc.). La prévision de l’ampleur : consiste à déterminer la sévérité géométrique et mécanique du glissement de terrain attendu ; les paramètres à examiner et à prévoir sont le volume du glissement de terrain, la vitesse du mouvement et l’énergie dégagée. L’ampleur est liée directement à la vulnérabilité des éléments à risque. La prévision de l’évaluation : est la prévision des distances, des limites de rétrogression et de l’expansion latérale. C’est un autre aspect fondamental car il implique la délimitation du « bassin à risque » des glissements de terrain actuels et potentiels. •
•
•
•
•
3.2.2. La prévention des glissements de terrain
La prévention comprend toutes les activités dont le but est d’éviter ou de réduire au minimum la possibilité de l’apparition des pertes à la suite des glissements de terrains sur la base des connaissances acquises dans la phase de prévision.
Le risque glissement de terrain
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Le risque glissement de terrain
Il s'agit tout d'abord de cartographier l'aléa "glissement de terrain" pour sa prise en considération dans les documents d'urbanisme afin d'assurer la sécurité des biens et des personnes. La prévention consiste alors à maîtriser tous les rejets d'eau (eaux usées, eaux pluviales, eaux de drainage), et à éviter tout terrassement susceptible de déstabiliser le terrain. La plupart du temps, la cartographie de l'aléa est établie à "dire d'expert", c'est-à-dire de façon qualitative, sans avoir recours à des reconnaissances, des calculs ou des études complémentaires. Elle peut dans certains cas trouver là ses limites et n'être pas suffisante pour trancher sur la faisabilité réelle d'un projet d'aménagement et sur les techniques à mettre en oeuvre pour assurer sa sécurité. Des études complémentaires (modélisation géotechnique, sondage...) sont alors nécessaires. 3.2.3. La protection
Le drainage, le remodelage de la pente, le confortement des sols et le renforcement des structures sont les principales méthodes à mettre en œuvre pour traiter les glissements déclarés, d'ampleur maîtrisable. 3.2.4. L’information des populations
Le droit à l'information générale sur les risques majeurs s'applique. Chaque citoyen doit prendre conscience de sa propre vulnérabilité face aux risques et pouvoir l'évaluer pour la minimiser. Pour cela il est primordial de se tenir informé sur la nature des risques qui nous menacent, ainsi que sur les consignes de comportement à adopter en cas d'événement. Tableau 5 : Les consignes de sécurité en cas de glissement de terrain AVANT ► S’informer
des risques encourus et des consignes de sauvegarde.
PENDANT A l'intérieur ► Dès
les premiers signes, évacuer les bâtiments et ne pas y retourner ► Ne pas prendre d’ascenseur A l'extérieur ► S’éloigner de la
zone dangereuse
► Rejoindre
le lieu de regroupement indiqué par les autorités ► Ecouter les nouvelles APRES ► Couper
l’électricité et le gaz ► Ne pas allumer de flamme ► Évacuer les bâtiments ► Ne
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pas utiliser d’ascenseurs
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Le risque glissement de terrain
► S’éloigner de la
zone dangereuse ► Rejoindre le lieu de regroupement indiqué par les autorités ► Evaluer les dégâts et les dangers ► Informer les autorités 3.2.5. La planification d’urgence
La planification d’urgence consiste dans un cadre décisionnel et opérationnel des mesures de protection à mettre en œuvre lors de situations de crise. Un plan d’urgence concerne une zone homogène, caractérisée par un mécanisme de glissement de terrain défini et devrait couvrir une zone suffisamment large tout en englobant toutes les conséquences directes et indirectes possibles. Dans une stratégie d’urgence à succès, il faut planifier soigneusement les points suivants : Des mesures préventives faces à des conséquences comme les plans d’évacuation, l’identification des infrastructures de transport et des routes de secours alternatives, l’élimination des sources du risque induit, etc. ; Le choix des zones d’habitation temporaire ainsi que des infrastructures de secours et d’assistance ; L’inventaire des ressources techniques, humaines et logistiques à utiliser dans l’implémentation du plan d’urgence ; Les activités d’information et de diffusion sur la réalisation correcte que les gens devraient adopter en cas d’urgence. •
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Analyse et cartographie de l’aléa
4. METHODE D’ANALYSE ET DE CARTOGRAPHIE DE L’ALEA 4.1. Principes généraux
La prédétermination du niveau des aléas de référence à prendre en compte dans la définition du zonage passe par une analyse technique qui comprend les étapes suivantes : délimitation préalable des secteurs géologiquement homogènes ; choix des phénomènes pris en compte et définition de l’aléa de référence pour chaque secteur géologiquement homogène ; qualification des aléas à prendre en compte sur la base de leur intensité (tableau 5); cartographie des aléas retenus en intégrant les marges d’intensité justifiées pour la détermination des niveaux d’aléas ; caractérisation de la gravité pour les mouvements à caractère dynamique susceptibles de présenter un danger humain. • •
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La qualification et la délimitation de l’aléa seront faites sur proposition de l’expert en concertation avec les collectivités locales et les acteurs de la société civile. Tableau 6 : Exemple d’échelle conventionnelle d’intensité
Niveau d’intensité
Faible (I-1)
Moyenne (I-2) Forte (I-3)
Majeure (I-4)
Niveau d’importance des parades
Exemples de mesures de prévention
Supportables financièrement par un propriétaire individuel.
Purge de quelques blocs instables, en falaise, confortement d’une petite galerie par pilier maçonné. Supportables financièrement par un Comblement d’une cavité groupe restreint de propriétaires souterraine, drainage d’une zone (immeuble collectif, petit lotissement). instable Intéressant une aire géographique Stabilisation d’un glissement de débordant largement le cadre parcellaire terrain important, confortement et/ou d’un coût très important et/ou d’un plan de falaise instable. techniquement difficile. Pas de parade technique. Phénomène de grande ampleur
4.2. Cartographie de l’aléa
Cartographier l'aléa consiste à réaliser une ou des évaluations de l'aléa en tous points du territoire étudié, pour les différents types de mouvements de terrain susceptibles d'y apparaître. L’approche de manière quantitative d’un niveau d'aléa s’avère très difficile à mettre en oeuvre, pour deux principales raisons : chaque type de glissement de terrain nécessite la conception d'un modèle propre. Les modèles théoriques capables de simuler de manière représentative les mouvements de terrain ne sont pas tous opérationnels, en particulier pour des phénomènes où l'analyse de la propagation des matériaux est primordiale, la connaissance des caractéristiques géométriques, physiques, mécaniques, des conditions hydrauliques du sous-sol est très imparfaite. Il est rare (pour des raisons économiques) de disposer de sondages, d'essais en laboratoire ou in situ, de •
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Analyse et cartographie de l’aléa
piézomètres, qui, même dans le cas de zones particulièrement instrumentées, ne permettent d'avoir qu'une vision imparfaite des facteurs conditionnant. Une classification qualitative de l’aléa est alors adoptée lors de la cartographie du phénomène. Le BRGM en France propose une classification basée sur des critères d’identification observés sur le terrain. Tableau 7 : Classification qualitative de l’aléa glissement de terrain
Aléa
Très fort Fort
Faible à moyen
Faible à nul
Définition
- Forte probabilité d'apparition de glissement de grande ampleur - Forte probabilité d'apparition de glissement de faible ampleur - Faible probabilité d'apparition de glissement de grande ampleur - Probabilité de glissement de faible ampleur faible à moyenne, pouvant devenir forte sous action anthropique (surcharge, route, terrassement) - Probabilité de glissement faible à nulle d'apparition de mouvement de grande ampleur - Probabilité de glissement faible à nulle d'apparition de glissement de terrain
Critères d’identification
- Traces d'activité de glissement de grandeur ampleur - Nombreuses traces d'instabilités - Pentes fortes à très fortes (p>30°) - Terrain meuble, peu cohérent et/ou altération profonde des matériaux - Traces d'instabilité reconnues localement au niveau du versant - Pentes moyennes (10°< p
