Mouvements de fluides et processus de déstabilisation des versants alpins : Apport de l'étude de l'instabilité de Séchilienne

Fluids movements and destabilsation processes of alpines landslides : Contribution to the study of the unstable slope of Sechilienne

• Auteur / Autrice : Aurélien Vallet
• Direction : Catherine Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrogéologie
• Date : Soutenance le 26/11/2014
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Homme, environnement, santé (Besançon ; 2000-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chrono-environnement (Besançon) - laboratoire chono environnement (Besançon)
• Jury : Président / Présidente : Yves Guglielmi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Bertrand, Yves Guglielmi, Michel Jaboyedoff, Jean-Philippe Malet, Olivier Fabbri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Guglielmi, Michel Jaboyedoff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogéologie

Mots clés libres

Mouvement de terrain profond

Hydrogéologie

Milieu fissuré

Hydrochimie

Hydromécanique

Recharge

Seuil d'activation

Deep seated landslide

Hydrogéologie

Fractured rock

Hydrochemistery

Hydromechanic

Recharge

Rainfall thershold

Résumé

L’eau, par l’intermédiaire de la pression de fluides, est un phénomène déclencheur majeur de la déstabilisation des mouvements de terrain profonds. En conséquence, la caractérisation des mécanismes de déformation nécessite une bonne compréhension des processus hydrogéologiques contrôlant la déstabilisation. Les milieux fissurés et de surcroit les milieux instables présentent de fortes hétérogénéités, ce qui rend les études hydrogéologiques classiques peu adaptées. De plus, les mouvements de terrain profonds présentent des relations hydromécaniques complexes avec des évolutions significatives dépendantes du temps (déformation de type fluage). Cette thèse s’attache à caractériser les relations précipitations-déplacement du mouvement de terrain profond de Séchilienne. Un suivi saisonnier de traceurs naturels et artificiels a permis de définir un schéma conceptuel d’écoulement de l’eau souterraine sur l’ensemble du massif malgré un nombre limité de points d’intérêt hydrogéologiques. Les données de pression de fluides étant rarement mesurées, les paramètres indirects, tels que la recharge, sont souvent les seules données hydrogéologiques qui permettent de caractériser la relation précipitations-déstabilisation. Une méthode d’estimation de la recharge basée sur un calcul de bilan du sol a été développée afin d’estimer la recharge avec précision. En se basant sur le schéma conceptuel d’écoulement et le calcul de la recharge, une analyse en ondelettes couplée à un modèle numérique a permis de caractériser la relation précipitations-vitesse de déplacement. Cette modélisation tient compte de paramètres dépendant du temps et permet de simuler une déformation de type fluage (tendance pluriannuelle des vitesses de déplacement), conséquence des couplages hydro- mécaniques indirects. La caractérisation des processus hydrogéologiques contrôlant la déstabilisation a permis de définir un seuil statistique d’activation de la déstabilisation, basé sur une approche multi-dimensionnelle innovante.

Pore water pressure build-up by recharge of underground hydrosystems is one of the main triggering factors ofdeep-seated landslides. Consequently, the characterization of landslide deformation mechanisms requires athorough knowledge of the hydrogeological processes triggering the destabilization. Anisotropic andheterogeneous media combined with landslide deformation render classical hydrogeological investigationsunsuitable. Hydro-mechanical processes which lead to slope failure of deep-seated landslides are complex andare influenced by the evolution of the landslide deformation through time. This thesis aims at improving theunderstanding of the relationships between precipitation and displacement velocity based on the study of theSéchilienne deep-seated landslide. A time-related monitoring of natural and artificial tracers allows to define aconceptual groundwater flow model despite a limited number of hydrogeological points of interest. Fluid porepressures are rarely measured on landslide sites and, instead the groundwater recharge is generally used as themost relevant parameter. A parsimonious, yet robust, guideline workflow to calculate time series of groundwaterrecharge is developed. Based on the conceptual groundwater flow model and the recharge calculation, a waveletanalysis coupled to a numerical model integrating time-dependent parameters allows to characterize therelationship between precipitation and displacement velocity and to simulate the creep deformation resulting ofindirect hydro-mechanical coupling (multi-year trend of displacement velocities). The characterization of thehydrogeological processes controlling the destabilization allowed to define a statistical rainfall threshold basedon an innovative multi-dimensional approach.