Étude des mécanismes de déformation et d’évolution d’un glissement-coulée – approche couplée géophysique-mécanique

Sylvain FIOLLEAU, Irstea/ISterre, sept. 2017 - sept. 2020

Doctorant : Sylvain FIOLLEAU, Irstea/ISterre, sept. 2017 - sept. 2020
Direction : Denis Jongmans (ISTerre), Guillaume Chambon (IRSTEA), Grégory Bièvre (ISTerre)
Financement : 100 % Labex
Ecole Doctorale : Terre Univers Environnement

Résumé

Les glissements de terrain argileux présentent fréquemment des phénomènes d’accélération et de fluidification, qui les rendent particulièrement dangereux pour les biens et les personnes. Dans la région du Trièves, le glissement d’Harmalière s’est récemment réactivé, avec un volume déplacé de 2 millions de m3. D’après les observations, le mécanisme au niveau de l’escarpement sommital semble solide-frictionnel avec des surfaces de rupture montrant des stries de glissement, tandis que, dans la partie basse, le glissement évolue en coulée avec un comportement viscoplastique. Cet évènement spectaculaire offre une occasion exceptionnelle pour comprendre les processus impliqués dans la transition rhéologique solide-fluide des glissements argileux, qui constitue toujours un point de blocage scientifique. L’étude proposée s’appuiera sur l’analyse combinée de données géophysiques et satellitaires, d’essais mécaniques et de modélisation numérique.

Objectifs

L’objectif de cette thèse est de tirer parti de cet événement exceptionnel pour mieux comprendre les processus impliqués dans la déstabilisation du matériau et la transition glissementcoulée. On étudiera aussi les relations entre ces processus et les paramètres environnementaux. Dans le détail, les questions scientifiques à traiter sont les suivantes :

  • Quelles sont les signatures géodésique et (micro-)sismique des ruptures fragiles et des processus de déformation dans les argiles ? On cherchera ainsi (i) s’il existe une relation entre la (micro-)sismicité sur le site, la déformation induite par le mouvement et les paramètres environnementaux, et (ii) s’il est possible de détecter des signaux précurseurs éventuellement visibles sur un système de surveillance situé à plusieurs centaines de mètres.
  • Comment évoluent les propriétés physiques, mécaniques et rhéologiques du matériau depuis l’escarpement principal jusqu’à la zone de coulée ? On cherchera à caractériser la signature rhéologique de la transition glissement-coulée et à en identifier les principaux facteurs de contrôle, en s’intéressant tout particulièrement au rôle de l’eau (pression, teneur, salinité). On étudiera également les propriétés élastiques des sols (Vs) et des blocs d’argile (fréquence de résonance) afin de tester leur potentiel caractère précurseur avant la rupture.
  • Est-il possible de proposer des scénarios concernant l’évolution du glissement-coulée à l’avenir à partir de modélisations simples ?