La confrontation à des expériences de laboratoire ainsi qu’à des cas naturels dont les paramètres sont contraints montre que le modèle numérique SHALT OP est en mesure de reproduire la mor- phologie des dépôts. Cependant, l’approximation d’onde longue impose des limites d’utilisation au modèle. Le rapport d’aspect initial de la masse doit être inférieur à 1. Nous avons vu que c’était très largement le cas pour les exemples simulés ici. Nous verrons qu’il en est de même pour les exemples martiens en parties 6 et 7.
La comparaison avec les expériences montre que le modèle à tendance à être plus rapide lors de la phase de déclenchement, mais moins rapide lors de la phase de propagation. Cependant, le temps total de l’événement est correctement reproduit par le modèle. En outre, il est nécessaire d’utiliser un angle de friction supérieur à 3o par rapport aux mesures de laboratoire pour reproduire
convenablement les observations.
La comparaison avec les cas naturels a montré que le modèle était également capable de repro- duire les observations de terrain sur des topographies quelconques. En outre, ces simulations ont montré l’importance de la méthode numérique utilisée dans le modèle SHALT OP . Cette méthode réduit l’erreur de 2o sur l’angle de friction empirique par rapport aux autres méthodes numériques.
Les lois de comportement utilisées ici (Coulomb et Pouliquen) donnent des résultats similaires pour les glissements de terrain. Par ailleurs, la différence entre les paramètres de friction qu’il faut utiliser pour reproduire les dépôts dans chaque cas, pose le problème du pouvoir prédictif des mo- dèles. De plus, il a fallut pour chaque exemple tester différents angles avant d’obtenir de bons ré- sultats. La lithologie pour les exemples simulés dans cette partie varie fortement (tufs, calcaire, sol). Les propriétés de ces différents matériaux varient fortement. De plus, l’eau a pour chaque exemple contribué au moins au déclenchement du glissement et peut-être même à la phase de propagation. Or, la pression de pore excercée par le fluide va réduire la friction du matériau global (phase so- lide + phase fluide). On voit que dans ces conditions, il est difficile de tirer des conclusions sur les paramètres de friction nécessaire pour reproduire les observations.
Il est donc important de pouvoir calibrer ces paramètres dans un contexte géologique donné et ainsi fournir des estimations de distances de parcours maximales. Nous verrons que le chapitre 6 répond à ce problème.
Chapitre 3
Dynamique des glissements de terrain par
sismologie
3.1 Motivations et contexte
Comme nous l’avons évoqué en introduction, les glissements de terrain et plus généralement, les instabilités gravitaires, constituent un risque en domaines volcaniques, montagneux, sismiques et côtiers. La détection et la prédiction à la fois des zones d’instabilités, des vitesses et des dis- tances maximales de parcours des effondrements gravitaires constituent ainsi un enjeux important qui impose le développement d’outils pour y répondre. Le manque d’enregistrements sur le terrain empêche toute analyse sur la dynamique ainsi que sur les propriétés mécaniques de ces évènements. Dans ce contexte, l’analyse des signaux sismiques générés par les instabilités gravitaires fourni un paradigme unique à l’étude de cette dynamique, ainsi que de nouvelles contraintes pour la discrimi- nation des processus physiques mis en jeu pendant la phase d’effondrement. Elle permet également d’analyser la validité d’un modèle numérique d’effondrement gravitaire.
Actuellement, la détection des processus de pente à travers l’analyse des signaux sismiques se dé- veloppe fortement. De nombreux enregistrements en continu sont effectués en région montagneuse, pour les risques liés aux avalanches en particulier, ainsi que sur certains volcans actifs. Néanmoins, ces enregistrements sismiques ne sont pas clairement caractérisés (durée du signal, gamme fréquen- tielle, amplitude, contribution respective des ondes de volume et de surface. . .) [Dahlen, 1993 ; Ki- shimura and Izumi, 1997 ; Rousseau, 1999 ; De Angelis et al., 2007 ; Bessason et al., 2007].
Il semble a priori possible de remonter à l’information concernant le glissement de terrain en tant que source depuis l’analyse du signal sismique produit [Suriach et al., 2000 ; Brodsky et al., 2003 ; La Rocca et al., 2004 ; Vilajosana et al., 2007 ; Huggel et al., 2007 ; Cole et al., 2009]. Mais ce processus d’inversion n’est pas trivial et demande la prise en compte du rôle de la topographie sous- jacente, de la masse déstabilisée, de la géométrie de la rupture, de la dynamique de l’écoulement, des paramètres de friction du milieu dans lequel se propagent les ondes sismiques, etc. La modélisation numérique d’effondrement gravitaire, couplée à la simulation des signaux sismiques générés par la contrainte imposée par le glissement sur la pente, offre un cadre unique pour répondre à ces questions. L’initiation de ce travail est présentée ici et constitue une première dans le domaine.
Le 18 septembre 2004, une masse rocheuse de 2,5 millions de mètres cubes s’est arrachée du versant Sud du mont Thurwieser (Alpes Italiennes) et s’est effondrée au delà du glacier de Zebrù, 2,2 kilomètres en aval à 350 mètres des limites du village de Baita del Pastor (46o28’N, 10o31’E, Figure 3.1). Il a été montré numériquement que la présence du glacier sur le passage de l’effondrement a joué un rôle sur sa dynamique [Sosio et al., 2008].
FIG. 3.1: Image Spot des dépôts de l’avalanche de Thurweiser Punta, Italie. Le parcours de l’avalanche est
indiqué par les tiretés. Le sommet de la Punta culmine à 3574 m et le front des dépôts est à 2275 m en aval.
De surcroît, deux stations sismiques Fuorn et Berni localisées en Suisse ont enregistré l’effon- drement de Thurwieser (Figure 3.2). La magnitude est estimée à Mw = 3.5 (Figure 3.3). En col-
laboration étroite avec Pascal Favreau (équipe de sismologie à l’IPG de Paris) un couplage entre la modélisation d’effondrement gravitaire et la simulation des ondes sismiques a été entrepris. Les objectifs de ce travail sont
(1) évaluer la faisabilité de ce couplage, (2) analyser l’effet du glacier et des paramètres de fric- tion sur les ondes sismiques générées, (3) analyser les ondes sismiques pour remonter aux paramètres de friction [Favreau et al., 2010].
FIG. 3.2: Localisation des stations sismiques Fuorn et Berni situées en Suisse respectivement à 25.38 km et
39.6 km du glissement de terrain Thurwieser.