HAL Id: tel-02515917
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Forçage sismique et déclenchement des mouvements de terrain : apport du suivi de glissements de terrain lents
dans la vallée de la Colca, Pérou
Noelie Bontemps
To cite this version:
Noelie Bontemps. Forçage sismique et déclenchement des mouvements de terrain : apport du suivi de
glissements de terrain lents dans la vallée de la Colca, Pérou. Géologie appliquée. Université Grenoble
Alpes, 2019. Français. �NNT : 2019GREAU028�. �tel-02515917�
THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRE- NOBLE ALPES
Spécialité : Terre Solide
Arrêté ministériel : 25 mai 2016
Présentée par
Noélie Bontemps
Thèse dirigée par Eric Larose, Directeur de Recherche, CNRS, Et codirigée par Pascal Lacroix, Chargé de Recherche, IRD
préparée au sein du Laboratoire Institut des Sciences de la Terre dans l'École Doctorale Terre, Univers, Environnement
Forçage sismique et déclenchement des mouvements de terrain ; apport du suivi de glissements de terrain lents dans la vallée de la Colca, Pérou.
Thèse soutenue publiquement le 20 décembre 2019, devant le jury composé de :
Mme. Laurence AUDIN
Directrice de Recherche, IRD, ISTerre, Grenoble, France, Présidente du Jury
M. Niels HOVIUS,
Professeur, GFZ Postdam, Allemagne, Rapporteur.
M. Andrea MANCONI
Assistant Professeur, ETH Zurich, Suisse, Rapporteur.
Mme. Anne MANGENEY
Professeur, IPG Paris, France, Examinatrice
M. Eric LAROSE
Directeur de recherche, CNRS, ISTerre, Grenoble, France, Directeur de thèse
M. Pascal LACROIX
Chargé de recherche, IRD, ISTerre, Grenoble, France, Co-Directeur de thèse, in-
vité
T ABLE DES MATIERES
𝑲𝑫 𝑮
𝛥𝑃.
𝛥𝑝
𝛥𝑝
𝛥𝑉 𝛥𝑃
𝐾
𝛥𝑃.
𝐾
𝐷=
∆𝑉/𝑉∆𝑃|
drainé𝐾
𝑢=
∆𝑉/𝑉∆𝑃|
non drainé𝐾
𝐷𝐾
𝑢1 𝐾𝐷
=
𝐾1𝑠
+
𝐾𝜙𝑝
𝐾
𝑠𝐾
𝑝𝐾
𝑠𝐾
𝑢𝐾
𝑢= 𝐾
𝐷+
𝐾𝜙𝑓𝐾
𝑓𝛥𝑃
𝛥𝑉
𝛥𝑝 𝛥𝑃
∆𝑃
′= ∆𝑃 − ∆𝑝 Δ
𝐾
𝑝𝐾
𝑠∆𝑃
′′= ∆𝑃 − 𝛼∆𝑝
Δ 𝛼
𝛼 = 1 −
𝐾𝐾𝐷𝑠
𝐾
𝑠→ ∞ 𝛼 = 1
𝐹𝑠 =
𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒𝑠 𝑚𝑜𝑡𝑟𝑖𝑐𝑒𝑠≤
𝜑
𝜏 𝑃
𝜏 = 𝑃 𝑠𝑖𝑛𝜑 𝜏
𝑅𝜏
𝑅= 𝑐 + 𝜎
′𝑡𝑎𝑛 𝛼
𝜏
𝑅𝑐 𝜎′
𝛼 𝜎′
𝜎
𝜎
′= 𝜎 − 𝑢
𝐹𝑠 =
𝑐+(𝜌𝑠𝑔𝑧 𝑐𝑜𝑠2𝜑−𝑢) 𝑡𝑎𝑛 𝛼 𝜌𝑠𝑔𝑧 𝑠𝑖𝑛 𝜑 𝑐𝑜𝑠 𝜑
𝜏
𝑐𝜏
𝑐𝜏
𝑐
𝑓
0𝑓
0=
4𝐻𝑉𝑠𝑉
𝑠
≤
1 − 𝜎
𝑅𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒 = 𝑃
𝑎𝑙é𝑎𝑋𝑃
𝑖𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡(𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑎𝑓𝑓𝑒𝑐𝑡é𝑒)𝑋𝑃
𝑖𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑒(𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠)𝑋 𝑉𝑢𝑙𝑛é𝑟𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡é 𝑋 𝑉𝑎𝑙𝑒𝑢𝑟
P
aléaP
impact(aire affectée)𝑃
impact(temps)𝑃
impact(temps)= 1
≈
A
B C
≈
≤
≤
A
B
C
C
≤
𝑡
𝑑𝑁
𝑀
𝑚𝑖𝑛≤ 𝑀 ≤ (𝑁 − 1)𝑁
𝑙
𝑑
𝑙= 𝐺
𝑙𝜆
𝑙[ 𝑑
1𝑙𝑑
2𝑙⋮ 𝑑
𝑀𝑙]
= [
1 0 … 0 0 1 1 0 … 0
⋮ 0 ⋮
0 ⋮
… ⋮ 0 ⋮
1 ]
[ 𝜆
1𝑙𝜆
2𝑙⋮ 𝜆
𝑙𝑁]
𝑑
𝑙𝑀 𝑙 𝜆
𝑙𝐺
𝑙𝑀x𝑁 𝜆
𝑙𝑤
𝑖𝑖
𝜎
𝑖𝑖
𝑤
𝑖=
𝜎1𝑖
𝑙
𝑅
𝑙𝑅
𝑙= 𝑑
𝑙− 𝑮
𝑙𝜆
𝑙𝑅
𝑙𝑑
𝑖𝑙𝑖 𝑙 𝑅
𝑖𝑙𝑊
𝑖𝑙= 𝑤
𝑖 1𝑅𝑖𝑙2+𝑅02
𝑅
0“ 𝑅
0𝑊
𝑖𝑙≥
–
fi
–
fi
‘ ’
‘
α
α
α
a α
’
“
”
’
min, max
f f
( )
A
f
min, f
max
min max
raw
, filtered
raw
( ) ( ) ( )
( )
f f
i i
i
S S A
S
( )
a t b t ( ) h
AB( ) ( ) ( ) ( )
AB AB
h t ccf t a b t d
a t2( )
b t2( )
t
t t
( ) 1
h t h t dV V
2
21 ( )
1
h t dV V h
reft dt CC dV
V h t dV V dt h t dt
σ
CC dv v
1 T
t
1t
2
c
2
2
2 3 3
2 1
1 6
2
cCC dv v T
rms dv
v CC dv v t t
3/2 max ~
v v f
Hillers et al. (2015b)
(Guillemot et al., under revision)
Δ𝑡~35 𝑑𝑎𝑦𝑠
(Hotovec‐Ellis et al., 2014)
(Hotovec‐Ellis et al., 2014; Wang et al., 2017)
𝜏
𝑐𝜏
𝑐𝜏
𝑐𝜂𝑎 𝜏
𝜏𝑐
𝜏
𝑐𝜏
𝑐𝜏
𝑐𝑎
𝑐sin (𝑎
𝑐) =
𝑒 = 𝑥
𝑐2 √ 𝑉
2− 𝑉
1𝑉
2+ 𝑉
1a
b
𝜋
𝑘 = 2𝜋𝑓/𝑉
𝑓
𝑁= 1/2∆𝑡
𝑘
𝑁= 1/2∆𝑥 ∆𝑡 ∆𝑥
𝜌
𝜕𝜕𝑡2𝑢⃗⃗ 2= (𝜆 + 𝜇)∇(∇. 𝑢⃗ ) + 𝜇∇
2𝑢⃗ + 𝑓
𝑒𝑥𝑡𝜆 𝜇 𝜇 𝐺
𝑉
𝑝= √
𝜆+2𝐺𝜌𝑉
𝑠= √
𝐺𝜌𝜌
𝑉
𝑠𝐻𝑉
𝑠𝑉𝑉
𝑝𝑉
𝑠𝑉
𝑠𝑉
𝑝𝑠
𝑝2=
𝜌−𝜌𝐺𝑓2/𝜌̃2𝑠
𝑝𝑓2= 𝛾 − √𝛾
2−
4(𝜌𝑀𝐻−𝐶̃𝜌−𝜌2𝑓2)2𝑠
𝑝𝑠2= 𝛾 + √𝛾
2−
4(𝜌𝑀𝐻−𝐶̃𝜌−𝜌2𝑓2)𝛾 =
𝜌𝑀+𝜌𝑀𝐻−𝐶̃𝐻−2𝜌2 𝑓𝐶𝜌̃ = 𝑖
𝜔𝑘(𝜔)𝜂𝑓𝑘(𝜔) 𝜔 𝜌, 𝜌
𝑓𝜌̃
𝜂
𝑓𝑀, 𝐻 𝑒𝑡 𝐶 ∶ 𝐾
𝐷, 𝐾
𝑠et 𝐾
𝑓𝐺 𝜙
ϕ = 50% , Gs= 70 MPa et Ks= 83 MPa
𝑉
𝑝𝑉
𝑠𝐾
𝐷𝐺
𝐾
𝑓𝜙
𝜙
𝝓
𝜎
𝜀𝑜𝑏𝑠
a
b
Noélie Bontemps, * Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD,IFSTTAR, ISTerre, 38000 Grenoble, France Pascal Lacroix, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD,IFSTTAR, ISTerre, 38000 Grenoble, France
Eric Larose, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD,IFSTTAR, ISTerre, 38000 Grenoble, France