Auscultation d'un versant rocheux soumis aux sollicitations thermiques naturelles. Cas des Rochers de Valabres (Alpes-Maritimes)

Monitoring of rockslope subject to natural thermal fluctuations. Case study of the ''Rochers de Valabres'' (Alpes-Maritimes, France)

• Auteur / Autrice : Cécile Clément
• Direction : Véronique Merrien-Soukatchoff, Yann Gunzburger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil - hydrosystèmes - géotechnique
• Date : Soutenance le 28/10/2008
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire environnement géomécanique et ouvrages (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Villemin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Merrien-Soukatchoff, Yann Gunzburger, Thierry Villemin, Suzanne Lacasse, Félix Darve, Jean-Louis Durville
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Suzanne Lacasse, Félix Darve

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rupture, Mécanique de la

Alpes maritimes (massif)

Pentes et versants rocheux

Mots clés libres

Versant rocheux

Techniques d’auscultation

Thermomécanique

Eboulement

Variation thermique

Mécanique de la rupture

Rockslope

Fracture Mechanic

Thermal variation

Thermomechanic

Monitoring techniques

Rockfall

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire a porté sur l’auscultation d’un versant rocheux potentiellement instable, les Rochers de Valabres, soumis aux variations naturelles de température de surface. En effet, les variations thermiques sont supposées agir comme facteur préparatoire aux éboulements. Leur action est continu, lente et quasi-imperceptible mais le phénomène est peu exploré et rarement quantifié. Préalablement à l’auscultation, une phase de caractérisation du versant, basée sur des relevés topographiques par scannérisation laser, des mesures de contraintes et des essais en laboratoire, a été menée. Ces investigations ont permis d’appréhender les paramètres intrinsèques du versant et de mettre en évidence, dans la zone superficielle, un état de contraintes élevées, marqué par une forte rotation des axes principaux et influencé par la topographie et la présence d’hétérogénéités. L’auscultation des phénomènes thermomécaniques a été réalisée par un réseau de mesures de déformations et de températures en forage. Les mesures de température ont permis d'évaluer les apports de chaleur, en fonction du temps et de l’espace. Les mesures de déformations, bien qu’affectées par de nombreux artefacts instrumentaux, ont permis de quantifier le phénomène, à l’échelle quotidienne et annuelle, en terme de déformations, de contraintes équivalentes et de profondeurs d’influence. Afin d’explorer l’hypothèse de propagation de fissures sous contraintes d’origine thermique, une approche analytique, basée sur la mécanique de la rupture, a été mise en œuvre. Cette démarche a permis de révéler que les niveaux de contraintes / déformations mesurés sur le site étaient suffisants, sous certaines conditions et hypothèses, pour induire la propagation de fissures préexistantes. Par conséquent, les travaux menés dans cette thèse permettent de confirmer que les phénomènes thermomécaniques constituent un facteur préparatoire non négligeable aux éboulements et peuvent contribuer à la dégradation de la matrice rocheuse et/ou des ponts rocheux par propagation de fissures préexistantes

The present work focuses on the monitoring of a rockslope, prone to instability, named “Rochers de Valabres”, subjected to natural thermal fluctuation at the rock surface. Thermal variations are supposed to be a preparatory factor for rockfalls. Their action is continuous, slow and imperceptible. This phenomenum is not widly studied and seldom quantified. As a first step, investigations, based on topographic survey using Lidar, stress measurements and laboratory testing, have been performed. They reveals parameters of the rockslope, as well as the stress field at shallow depths, characterized by high magnitudes, high turnover of the principal orientations and affected by topography and geological heterogeneities. Thermomechanical monitoring was performed by a network composed of strain cells and thermal sensors, deployed in boreholes. Thermal data give us information about thermal transfer, as a function of time or space. Strain variation data, although affected by thermal artefacts, give quantitative information on strains, equivalent stresses and depth of influence, on daily and seasonal basis. In order to evaluate the assumption of fracture propagation on thermal loading, an analytical model, based on fracture mechanic, is suggested. Using specific conditions and assumptions, this model reveals that measured stress and strains are sufficient to lead to propagation of pre-existing discontinuities. Consequently, this study confirms that thermomechanical variations can be considered as a non negligible preparatory factor for rockfall and can contribute to mechanical degradation of the rock masse and discontinuities