Hiérarchisation détaillée de l'exposition de sept itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc

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1 Hiérarchisation détaillée de l'exposition de sept itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Rapport final Rap. BRGM/RP FR août 2008

2 Hiérarchisation détaillée de l'exposition de sept itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Rapport final Rap. BRGM/RP FR août 2008 Etude réalisée dans le cadre des opérations de Service Public du BRGM 2006 (06RISH26) D. Nguyen Vérificateur : L. Closset Approbateur : M. Audibert Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. M 003 SIMP - AVRIL. 05

3 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Mots clés : réseau routier, exposition, risques, chutes de bloc, mouvements de terrain, Pyrénées-Orientales En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Nguyen.D. (2008) Hiérarchisation détaillée de l exposition de sept itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc. Rapport final Rap. BRGM/RP FR, 65 p., 44 ill., 2 ann. (annexe 2 sur DVD). BRGM, 2008, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM. 2 BRGM/RP FR Rapport final

4 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc L Synthèse e Conseil Général des Pyrénées-Orientales, Direction des routes, a confié au BRGM la conduite de travaux portant sur la hiérarchisation à l échelle détaillée de l exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc de sept itinéraires routiers : (Baillestavy), D30 (Valcebollère), D4 (Olette-Sansa-Railleu), D4C (Ayguatébia), (Boule d Amont), D89 (Las Planes) et D9 (Opouls-Périllos). La conduite de l étude, pour chacun des itinéraires routiers étudiés, comprend les tâches principales suivantes : (i) collecte des données évènementielles et caractérisation des mouvements de terrain recensés sur les itinéraires étudiés ; (ii) reconnaissance, au pas de 10 mètres, de l ensemble de l itinéraire avec collecte à cette échelle des données relatives à l aléa mouvement de terrain lié à la présence du talus routier ainsi que les données relatives aux enjeux sur l itinéraire ; (iii) hiérarchisation multicritère de l exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc ayant pour origine le talus ; (iv) élaboration d un estimatif sommaire des dépenses de protection pour les tronçons les plus exposés aux instabilités de talus ; (v) évaluation préliminaire de l aléa mouvement de terrain lié à la présence du versant pour les sept itinéraires étudiés, avec un approfondissement méthodologique particulier sur la D9. La démarche est fondée sur l analyse d une quarantaine de caractéristiques numériques ou descriptives issues d un lever de terrain. Ce lever de terrain est réalisé de façon continue, au pas de 10 mètres. Les paramètres levés sont relatifs à la caractérisation géomécanique du talus et de l accotement, aux évènements d instabilité observés et à l évaluation des enjeux. Chacune des valeurs prises par les caractéristiques relevées est affectée d un poids ensuite utilisé dans des formules numériques d un calcul multicritère dont les résultats permettent d identifier les tronçons à niveau d exposition aux instabilités de talus les plus élevés. Le choix des formules numériques des calculs multicritères est réalisé en tentant de rester, quand cela est possible, proche de l interprétation «naturaliste» sous-jacente, en cohérence avec les mécanismes physiques des phénomènes de mouvements de terrain impliqués et les principes de l évaluation de l aléa naturel, de l enjeu et du risque. Les pondérations utilisées sont issues de travaux antérieurs, et sont ajustées par comparaison entre les résultats des calculs multicritères et les observations de terrain. L'ensemble des données acquises sur le terrain est géré par une base de données relationnelle Access. Les travaux de terrain de lever de talus se sont déroulés entre janvier 2007 et janvier Les levers, conduits par tronçons homogènes d un point de vue géomécanique, au pas de 10 mètres, fournissent un ensemble de 3195 enregistrements renseignés via le formulaire de saisie. L essentiel des instabilités de talus constatées sont relatives aux chutes de pierre (82% du linéaire concerné par des instabilités de talus) et des chutes de bloc (16% de ce même linéaire). Suivant les principes d évaluation multicritère, une susceptibilité de talus et un impact associé des instabilités sont calculés pour les 3008 instabilités de talus relevées. Ces deux paramètres «susceptibilité de talus» et «impact des instabilités» renseignent sur le niveau d exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc du tronçon routier considéré. Ils permettent une sélection des tronçons les plus exposés vis-à-vis de chacune des instabilités de talus décrites. Ce sont 276 tronçons qui ont été ainsi identifiés comme les tronçons les plus exposés BRGM/RP FR - Rapport final 3

5 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc aux instabilités de talus. L étude propose des recommandations en termes de sécurisation possible de ces tronçons à niveau d exposition le plus élevé aux instabilités, ainsi qu un estimatif sommaire des coûts associés à chaque recommandation de travaux. Le linéaire total concerné par ces recommandations est de 3208 m. Dans le cas des itinéraires étudiés, l évaluation de l aléa de versant concerne essentiellement les chutes de bloc en provenance du versant. Seul un passage de la D4 (PR à ) montre un phénomène de glissement de versant caractérisé. L évaluation préliminaire de la susceptibilité de versant aux chutes de bloc est assistée par un outil logiciel (Bora) en utilisant pour les calculs un MNT au pas de 50 m. On définit trois niveaux d aléa de versant de chute de bloc sur la base de l évaluation Bora. Les sections à aléa de versant de niveau moyen et faible, consolidées le cas échéant pour des tronçons jointifs, sont fournies avec l indication des critères d enjeu et de vulnérabilité relevés. Un approfondissement méthodologique de l évaluation de l aléa mouvement de terrain lié à la présence du versant à été conduit sur deux secteurs de la D9. Deux outils logiciels ont été mis en œuvre pour assister cette évaluation : Bora, en utilisant pour les calculs un MNT fin au pas de 5 mètres, et le logiciel de trajectographie 2D Pierre98. Les zones à plus fort pendage sont intersectées suivant la ligne de plus grande pente par une quinzaine de profils suivant lesquels les calculs de trajectographie sont effectués. L utilisation coordonnée du logiciel de trajectographie Pierre98 et du module de calcul Bora, et la confrontation des résultats obtenus avec les observations de terrain, permettent d ajuster les paramètres du module de calcul Bora afin que la modélisation soit globalement proche des calculs de trajectographie, et reflète la situation observée sur le terrain. Une représentation cartographique à l échelle de 1/5000 des résultats de calcul du module Bora ajusté est fournie. Cette représentation cartographique permet d identifier, à une échelle détaillée, les tronçons routiers de la D9 les plus exposés à la chute de bloc à partir du versant dans les deux secteurs où a été conduit l approfondissement méthodologique. Un certain nombre de limites sont inhérentes au principe même d une étude d aléas de mouvements de terrain. Une telle étude n'est pas prédictive : il s agit de la hiérarchisation d'une probabilité d'occurrence d'un événement d'une ampleur donnée ; un événement rare mais d'une ampleur non négligeable est toujours possible. Ceci est d'autant plus vrai que les chutes de bloc ne sont en général pas précédées de signaux précurseurs flagrants, et que le simple examen visuel d'une falaise ne permet pas de connaître nécessairement tous les paramètres relatifs au déclenchement (extension et ouverture des discontinuités à l'intérieur du massif par exemple). Dans le cadre de la présente étude, il s'agit de hiérarchiser l exposition pour définir le cas échéant des priorités de réduction de cette exposition, le risque nul n existant pas. Le cofinancement des travaux est assuré par le Conseil Général des Pyrénées- Orientales et par le BRGM, dont l intervention a été conduite dans le cadre de ses opérations d appui aux politiques publiques (06RISH26). 4 BRGM/RP FR Rapport final

6 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Sommaire 1. Cadre des travaux Contexte général Programme des travaux Cadre contractuel et conduite de l étude Cadre méthodologique et gestion des données Limites de l étude Principe d évaluation de l exposition du talus Susceptibilité de talus Impact des évènements d instabilité de talus Enjeux et de la vulnérabilité...18 Résultat de la hiérarchisation de l exposition Statistiques et distributions Sélection des tronçons les plus exposés Sécurisation vis-à-vis des instabilités de talus Evaluation de l aléa de versant Objectif et limites de l évaluation de l aléa de versant Typologie de l aléa de versant Méthodologie de l évaluation préliminaire Evaluation de la susceptibilité de versant Approfondissement méthodologique...46 Conclusion...59 Bibliographie...61 BRGM/RP FR - Rapport final 5

7 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Liste des illustrations Illustration 1 Itinéraires routiers étudiés... 9 Illustration 2 Carte de situation des itinéraires routiers étudiés Illustration 3 Formulaire de saisie du lever de talus Illustration 4 Formulaire d accueil de l applicatif de saisie Illustration 5 Paramètres de caractérisation géomécanique du talus Illustration 6 Pondérations dans le calcul multicritère de la susceptibilité de rupture (1/2) Illustration 7 Pondérations dans le calcul multicritère de la susceptibilité de rupture (2/2) Illustration 8 Pondérations dans le calcul multicritère de la susceptibilité de propagation Illustration 9 Typologie des instabilités de talus Illustration 10 Pondérations dans le calcul de l impact des évènements Illustration 11 Paramètres pris en compte pour la caractérisation de l enjeu Illustration 12 Statistiques générales des levers de terrain Illustration 13 Typologie des instabilités de talus décrites Illustration 14 Distributions des chutes de pierre Illustration 15 Distributions des chutes de bloc et gros bloc Illustration 16 Chutes de pierre : Impact vs. Susceptibilité de talus Illustration 17 Chutes de bloc et de gros bloc : Impact vs. Susceptibilité de talus Illustration 18 Tronçons exposés à un niveau d instabilité de talus élevé Illustration 19 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 20 D30 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 21 D4 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 22 D4 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 23 D4C : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 24 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 25 D89 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 26 D9 : Situation des tronçons les plus exposés Illustration 27 Synthèse des recommandations en termes de sécurisation Illustration 28 Principe d évaluation par Bora sur la maille du MNT Illustration 29 Paramètres standards de calcul de l outil logiciel Bora BRGM/RP FR Rapport final

8 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Illustration 30 D4 : Cartographie Bora de la susceptibilité de versant...44 Illustration 31 Distribution de la susceptibilité de versant...45 Illustration 32 Sections à aléa de versant de chute de bloc de niveau moyen et faible...45 Illustration 33 D9 : Secteurs A et B d évaluation de l aléa de versant...46 Illustration 34 D9 : Secteur A - Barre de calcaire urgonien et glacis d éboulis et de colluvions récentes...47 Illustration 35 D9 : Secteur A - Bloc dans le glacis au pied de la barre calcaire...47 Illustration 36 D9 : Secteur B...48 Illustration 37 Pierre98 : Outil logiciel de trajectographie 2D...50 Illustration 38 Pierre98 : Paramètres caractérisant les matériaux de surface...50 Illustration 39 Synthèse des contextes géologiques rencontrés sur les profils...51 Illustration 40 Scénarios de chute A et B...52 Illustration 41 Distance maximale atteinte par la modélisation trajectographique...52 Illustration 42 Profil 14 : Distance maximale atteinte par la modélisation trajectographique...53 Illustration 43 D9 secteur A : Aléa de versant...55 Illustration 44 D9 secteur B : Aléa de versant...57 Liste des annexes Annexe 1 Tronçons à recommandations en termes de sécurisation à établir (présentation abrégée)...63 Annexe 2 Résultat des levers de terrain (présentation exhaustive)...65 BRGM/RP FR - Rapport final 7

9 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc 8 BRGM/RP FR Rapport final

10 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc 1. Cadre des travaux 1.1. CONTEXTE GENERAL Le Conseil Général des Pyrénées-Orientales, Direction des routes, a confié au BRGM la conduite de travaux portant sur la hiérarchisation à l échelle détaillée de l exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc des sept itinéraires routiers (Illustration 1 et Illustration 2). Route PR Linéaire approx. (Baillestavy) à km D30 (Valcebollère) à km D4 (Olette-Sansa-Railleu) à km D4C (Ayguatébia) à km (Boule d Amont) à km D89 (Las Planes) à km D9 (Opouls-Périllos) à km Ensemble Illustration 1 Itinéraires routiers étudiés 67 km Ces travaux font suite à un premier programme d étude mené par le BRGM en pour le compte du Conseil général (Rap. BRGM/RP FR). Ce programme a permis de réaliser une hiérarchisation à l échelle détaillée de l exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc d un itinéraire pilote (D115, Céret-Col d Ares), d établir à l échelle de l ensemble du réseau routier départemental une cartographie de l exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc, et d identifier ainsi des itinéraires pouvant justifier d une façon prioritaire une hiérarchisation à l échelle détaillée de cette exposition. Ce sont ces itinéraires prioritaires qui sont examinés dans le cadre de la présente étude. BRGM/RP FR - Rapport final 9

11 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Illustration 2 Carte de situation des itinéraires routiers étudiés 1.2. PROGRAMME DES TRAVAUX La conduite de l étude, pour chacun des itinéraires routiers étudiés, comprend les tâches principales suivantes : collecte des données évènementielles et caractérisation des mouvements de terrain recensés sur les itinéraires étudiés ; reconnaissance, au pas de 10 mètres, de l ensemble de l itinéraire avec collecte à cette échelle des données relatives à l aléa mouvement de terrain lié à la présence du talus routier ainsi que les données relatives aux enjeux sur l itinéraire ; hiérarchisation multicritère de l exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc ayant pour origine le talus ; élaboration d un estimatif sommaire des dépenses de protection pour les tronçons les plus exposés aux instabilités de talus ; évaluation préliminaire de l aléa mouvement de terrain lié à la présence du versant pour les sept itinéraires étudiés, avec un approfondissement méthodologique particulier sur la D9. 10 BRGM/RP FR Rapport final

12 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc 1. CADRE CONTRACTUEL ET CONDUITE DE L ETUDE Le programme d étude fait l objet de la convention de recherche et développement partagés établie le 26/06/2006 entre le Conseil Général des Pyrénées-Orientales (délibération du 29/05/2006) et le BRGM. Le cofinancement des travaux est assuré par le Conseil Général des Pyrénées-Orientales et par le BRGM, dont l intervention est conduite dans le cadre de ses opérations d appui aux politiques publiques (06RISH26). L exécution de l étude est assurée par le BRGM Montpellier avec l appui méthodologique du Service (centre thématique) Aménagement et Risques Naturels (ARN) du BRGM situé à Marseille CADRE METHODOLOGIQUE ET GESTION DES DONNEES La démarche est fondée sur l analyse d une quarantaine de caractéristiques numériques ou descriptives issues d un lever de terrain. Ce lever de terrain est réalisé de façon continue, au pas de 10 mètres. Les paramètres levés sont relatifs à la caractérisation géomécanique du talus et de l accotement, aux évènements d instabilité observés et à l évaluation des enjeux (Illustration 3). Illustration 3 Formulaire de saisie du lever de talus Chacune des valeurs prises par les caractéristiques relevées est affectée d un poids ensuite utilisé dans des formules numériques d un calcul multicritère dont les résultats BRGM/RP FR - Rapport final 11

13 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc permettent d identifier les tronçons à niveau d exposition aux instabilités de talus les plus élevés. Le choix des formules numériques des calculs multicritères est réalisé en tentant de rester, quand cela est possible, proche de l interprétation «naturaliste» sous-jacente, en cohérence avec les mécanismes physiques des phénomènes de mouvements de terrain impliqués et les principes de l évaluation de l aléa naturel, de l enjeu et du risque. Les pondérations utilisées dans les calculs multicritères sont issues de travaux antérieurs et sont ajustées par comparaison entre les résultats des calculs multicritères et les observations de terrain. L'ensemble des données acquises sur le terrain est géré par une base de données relationnelle Access. Les données acquises en 2005 sur l itinéraire pilote de la D115 Céret - Col d Ares consolident la même base de données relationnelles (Illustration 4). Illustration 4 Formulaire d accueil de l applicatif de saisie 1.5. LIMITES DE L ETUDE Un certain nombre de limites sont inhérentes au principe même d une étude d aléas de mouvements de terrain. Une telle étude n'est pas prédictive : il s agit de la hiérarchisation d'une probabilité d'occurrence d'un événement d'une ampleur donnée ; un événement rare mais d'une ampleur non négligeable est toujours possible. Ceci est d'autant plus vrai que les chutes de bloc ne sont en général pas précédées de signaux précurseurs flagrants, et que le simple examen visuel d'une falaise ne permet pas de connaître nécessairement tous les paramètres relatifs au déclenchement (extension et ouverture des discontinuités à l'intérieur du massif par exemple). Dans le cadre de la présente étude, il s'agit de hiérarchiser l exposition pour définir le cas échéant des priorités de réduction de cette exposition, le risque nul n existant pas. 12 BRGM/RP FR Rapport final

14 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc 2. Principe d évaluation de l exposition du talus L exposition du talus aux mouvements de terrain et chutes de bloc, relative donc aux phénomènes dont la zone de rupture est située au niveau du talus routier et dont la propagation peut atteindre la chaussée 1, est évaluée par le calcul d une susceptibilité de talus et d un impact des instabilités de talus. Les principes d évaluation de ces deux paramètres, ainsi que du niveau de l enjeu, sont développés ci-après SUSCEPTIBILITE DE TALUS L évaluation de la susceptibilité du talus aux mouvements de terrain et chutes de bloc est le résultat de la composition d une susceptibilité de rupture et d une susceptibilité de propagation. Ces deux composantes sont calculées à partir des données de caractérisation géomécanique du talus et de l accotement issues du lever de terrain. Le lever de terrain, conduit par tronçons homogènes d un point de vue géomécanique, porte sur des critères géologiques, topographiques, de végétalisation, de structure du talus, etc. (Illustration 5). Ces critères peuvent prendre des valeurs numériques (hauteur de talus, pente, etc.) ou (semi)-descriptives (orientation du pendage, densité de la fracturation, etc.). Caractéristiques géomécaniques du talus Degré d altération Densité de fracturation Ecoulement Epaisseur entre joints Existence d un au niveau de l accotement Hauteur de talus Largeur de l accotement Lithologie / contexte Orientation du pendage de la stratification Ouvrage de renforcement du talus Pente de talus Remplissage des joints Situation de concentrateur Sous-cavage de la partie supérieure du talus () Végétalisation du talus Illustration 5 Paramètres de caractérisation géomécanique du talus Susceptibilité de rupture La susceptibilité du talus vis-à-vis de la rupture au niveau du talus est fonction de l angle du talus (plus l angle est vertical, et plus la rupture est favorisée), de la lithologie, de la végétalisation du talus (la végétalisation d un talus est généralement 1 Les phénomènes d instabilité en aval de la chaussée (talus aval) ne sont pas relevés dans le cadre du présent travail. BRGM/RP FR - Rapport final 13

15 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc l indicateur d une certaine stabilité géotechnique), d une pondération de paramètres géomécaniques observés (par exemple : un pendage défavorable des bancs comme l existence d écoulement dégradent la stabilité géotechnique du talus, des bancs deux fois plus nombreux, parce que deux fois moins épais aggravent, en première approche et pour cette même caractéristique d épaisseur de bancs, d un facteur 2 les conditions de stabilité géotechniques, etc.). La susceptibilité de rupture est calculée de la façon suivante : suscept._rupture = sinus([pente talus]) * [poids_litho] * [poids_végétation] * ([poids_écoulement]+[poids_épaisseur_bancs]+ [poids_pendage]+[poids_fracturation]+[poids_joints]+ [poids_altération]+[poids_]) On définit une susceptibilité de rupture pour un aléa «rocheux» (chutes de pierre et de bloc, éboulement) et pour un aléa «meuble» (glissements et coulées). Les pondérations utilisées dans le calcul multicritère sont données dans les deux illustrations ciaprès. Il est à noter que des poids spécifiques ont été définis suivant le type d aléa concerné (rocheux ou meuble) pour les caractéristiques Lithologie et Altération (Illustration 7). végétalisation du talus poids_vég. 10 herbeux discontinu 9 herbeux 8 arbustes épars 6 taillis 5 boisé 1 écoulement poids_écoul. non-observé 0 suintement 1 écoulement 2 épaisseur bancs poids_épaiss inférieur à 10 cm cm 50 cm 4 supérieur à 50 cm 1 pendage poids_pend. défavorable (sortant talus) 5 favorable (rentrant talus) 0 neutre (horiz. ou perp. talus) 3 variable sur le tronçon 4 fracturation poids_fractu. faible 1 moyenne 5 moyenne, multi-directionnelle 6 forte 8 forte, multi-directionnelle 10 joints poids_joints fermés 0 ouverts, vides 2 ouverts, remplis 3 (sous-cavage de la couche végétale en tête de talus) poids_casq. oui 3 non 0 Illustration 6 Pondérations dans le calcul multicritère de la susceptibilité de rupture (1/2) 14 BRGM/RP FR Rapport final

16 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc typologie poids_litho (aléa «rocheux») poids_litho (aléa «meuble») alluvions fines 4 5 alluvions grossières 9 4 altérites 4 5 calcaire 8 0 calcaire à lits marneux 8 1 colluvions 4 5 colluvions à blocs 9 4 conglomérat 7 3 dolomie 7 0 éboulis pierreux 9 2 feldspath (massif) 7 0 gneiss 6 1 granite 6 1 grès 5 3 marne 4 5 micaschistes 9 3 quartzites 5 0 remblai anthropique 2 1 schistes 7 2 tufs et travertins 3 1 urbain/sub-urbain/construit 0 0 altération poids_altération (aléa «rocheux») poids_altération (aléa «meuble») faible 1 1 moyenne 2 3 profonde 3 5 Illustration 7 Pondérations dans le calcul multicritère de la susceptibilité de rupture (2/2) Susceptibilité de propagation La susceptibilité du talus vis-à-vis de la propagation est fonction d une situation éventuelle de concentrateur (un qui intersecte un tronçon routier peut concentrer un écoulement pierreux et ainsi accroître le niveau de la susceptibilité de propagation), de la hauteur du talus H (prise en compte de l énergie potentielle, plus élevé est le talus, et plus importante la propagation), de l angle du talus (prise en compte, dans le cas seulement des chutes et éboulements, de la composante horizontale du mouvement : toute chose étant égale par ailleurs, la propagation est, par exemple, plus importante pour un talus à 70 que pour un talus vertical, où théoriquement il n y a aucune propagation horizontale), de la largeur du parement (H / sinus pente, pour la prise en compte de l aire de la zone de rupture potentielle) et de la proportion de largeur de chaussée exposée. S il y a présence d un, la largeur de l accotement est majorée de 1 mètre pour rendre compte de l effet d écran que joue un vis-àvis de la propagation d éléments. BRGM/RP FR - Rapport final 15

17 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc La susceptibilité de propagation est calculée de la façon suivante : suscept._propagation = [poids_] * [hauteur talus, plafonnée à 15 m.] * cosinus([pente talus], plafonnée à 80 )* [hauteur talus, plafonnée à 15 m.] / sinus([pente talus]) * [largeur bande de roulement] / ([largeur bande de roulement] + [largeur accotement, le cas échéant majorée de 1 mètre]) On définit ainsi une susceptibilité de propagation pour un aléa «rocheux» et pour un aléa «meuble». Les pondérations relatives à la présence ou non d un concentrateur sont fournies par l Illustration 8. concentrateur poids_ présence d un concentrateur 1,5 pas de 1,0 Illustration 8 Pondérations dans le calcul multicritère de la susceptibilité de propagation 2.1. Susceptibilité de talus La susceptibilité de talus aux mouvements de terrain et chutes de bloc est la composition de la susceptibilité de rupture et de la susceptibilité de propagation. Elle est calculée comme la moyenne géométrique de ces deux valeurs. suscept._talus = ([suscept._rupture] * [suscept._propagation)] Les susceptibilités de rupture et de propagation étant définies pour un aléa «rocheux» (chutes de pierre et de bloc, éboulement) et pour un aléa «meuble» (glissements et coulées), de la même façon la susceptibilité de talus est calculée pour un aléa «rocheux» et pour un aléa «meuble» IMPACT DES EVENEMENTS D INSTABILITE DE TALUS Parallèlement à la caractérisation géomécanique du talus et de l accotement, le lever de terrain permet le recueil des évènements de mouvements de terrain et de chutes de bloc le long des itinéraires routiers étudiés. Une estimation de l impact de ces évènements d instabilités de talus est conduite Recueil évènementiel Un recueil d évènements de mouvements de terrain et chutes de bloc en provenance du talus est réalisé le long des itinéraires routiers étudiés. Ce recueil est basé sur les données fournies par quelques évènements historiques majeurs archivés, sur les in- 16 BRGM/RP FR Rapport final

18 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc formations fournies par les agents d entretien de la voirie, par d éventuels témoins, et sur les observations réalisées dans le cadre du lever de terrain. Ces observations portent sur la présence de pierres et de blocs sur la chaussée ou sur le bas-côté, sur des niches d arrachement, des traces d impact dans la végétation et sur la chaussée, parfois même d évènements de chute observés lors du lever, etc. Les évènements sont qualifiés suivant leur type (Illustration 9). On relève également le délai d occurrence pouvant être estimé de l évènement, son ampleur et sa propagation sur la chaussée. Jusqu à trois types d instabilités de talus distinctes peuvent être observés par tronçon routier examiné (Illustration 3). Type d évènement Volume unitaire Volume impliqué Chute de pierre Vol. unitaire inférieur à 1 dm³ Volume global faible Chute de bloc Vol. unitaire inférieur à 1 m³ Volume global variable Chute de gros bloc Vol. unitaire supérieur à 1 m³ Vol. global supérieur à 1 m³ Eboulement en masse Variable Vol. global supérieur à 10 m³ Glissement meuble de talus Volume global variable Coulées Vol. global supérieur à 1 m³ Illustration 9 Typologie des instabilités de talus Evaluation de l impact des évènements On évalue un niveau d impact des évènements d instabilités relevés en fonction de leur délai d occurrence (plus ce délai est faible, et plus l évènement se reproduit), de leur ampleur sur le tronçon examiné et de leur propagation sur la chaussée. Les pondérations utilisées dans le calcul multicritère sont fournies par l Illustration 10. Le calcul de l impact des évènements est le suivant : impact_évènement = [poids_délai] * [poids_ampleur] * [poids_propagation])/ 1000 BRGM/RP FR - Rapport final 17

19 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc délai d'occurrence poids_délai imminent 30 tct < 2 ans 15 ct < 10 ans 3 mt < 30 ans 1 ampleur sur le tronçon poids_ampleur éléments ou passages isolés 15 quelques éléments 30 nombreux éléments 60 continue sur le tronçon 100 propagation poids_propagation accotement 2 10 demi-chaussée 50 chaussée 100 Illustration 10 Pondérations dans le calcul de l impact des évènements 2. ENJEUX ET DE LA VULNERABILITE L enjeu est approché par l intensité du trafic de véhicules sur l itinéraire routier. Deux paramètres pouvant, à trafic équivalent, accroître l enjeu sont également pris en compte : le caractère touristique et celui de «contournement possible d un axe principal». Certains axes secondaires et normalement peu fréquentés représentent pourtant un enjeu important parce qu ils constituent un contournement possible d un axe principal pouvant être rendu impraticable. C est le cas des D4 et D4C dont des portions constituent un contournement de la N116. On relève également le paramètre «visibilité du conducteur» (adéquate ou réduite) conditionnant la probabilité d'accident lié à la présence d'un obstacle tombé sur la chaussée. Ce paramètre peut être interprété comme une vulnérabilité. Critères d enjeu et de vulnérabilité Trafic (véhicules / jour) Type d itinéraire (touristique / de contournement) Visibilité conducteur Illustration 11 Paramètres pris en compte pour la caractérisation de l enjeu 2 Dans le cas d une propagation limitée à l accotement, un poids non-nul égal à 10 est affecté pour la propagation afin de distinguer cette situation de celle où les évènements de mouvements de terrain ou chutes de bloc ne sont pas observés sur l emprise de la route. 18 BRGM/RP FR Rapport final

20 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Résultat de la hiérarchisation de l exposition 1. STATISTIQUES ET DISTRIBUTIONS L Illustration 12 fournit les statistiques générales des levers. Les travaux de terrain se sont déroulés entre janvier 2007 et janvier Les levers, conduits par tronçons homogènes d un point de vue géomécanique, au pas de 10 mètres 3, fournissent un ensemble de 3195 enregistrements renseignés via le formulaire de saisie. L essentiel des instabilités de talus constatées sont relatives aux chutes de pierre et aux chutes de bloc (Illustration 13). Route Linéaire (m) Tronçons levés Contexte géologique (Baillestavy) schistes D30 (Valcebollère) schistes D4 (Olette-Sansa-Railleu) schistes D4C (Ayguatébia) schistes (Boule d Amont) schistes D89 (Las Planes) schistes D9 (Opouls-Périllos) calcaire Ensemble Illustration 12 Statistiques générales des levers de terrain Instabilité de talus Nombre Linéaire (mètres) % linéaire Chute de pierre ,3% Chute de bloc ,4% Chute de gros bloc ,6% Eboulement en masse ,3% Glissement meuble de talus ,4% Ensemble % Illustration 13 Typologie des instabilités de talus décrites Suivant les principes d évaluation de l exposition du talus exposé au chapitre 2, une susceptibilité de talus et un impact associé des instabilités sont calculés pour les instabilités de talus relevées. Les illustrations suivantes fournissent les distributions vis-à-vis des paramètres «susceptibilité de talus» et «impact des instabilités» des tronçons pour lesquels ont été constatées des chutes de pierre (Illustration 14) et des chutes de bloc et de gros bloc (Illustration 15). 3 35% des tronçons levés font moins de 10 mètres de long, 6% font moins de 5 mètres de long. 4 Le nombre total d instabilités décrites (3008) est différent du nombre total de tronçons levés (3195) parce que (i) 744 tronçons ne montrent aucune instabilité de talus et (ii) jusqu à trois types d instabilités de talus distinctes peuvent être décrits par tronçon levé. BRGM/RP FR - Rapport final 19

21 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Chutes de pierres Chutes de pierres Effectif (total : 2424) Effectif (total : 2424) Susceptibilité de talus Impact des instabilités Illustration 14 Distributions des chutes de pierre Chutes de blocs et gros blocs Chutes de blocs et gros blocs Effectif (total : 568) Effectif (total : 568) Susceptibilité de talus Impact des instabilités Illustration 15 Distributions des chutes de bloc et gros bloc 2. SELECTION DES TRONÇONS LES PLUS EXPOSES Ces deux paramètres «susceptibilité de talus» et «impact des instabilités» renseignent sur le niveau d exposition aux mouvements de terrain et chutes de bloc du tronçon routier considéré. Ils permettent une sélection des tronçons les plus exposés vis-àvis de chacune des instabilités de talus concernées. Cette sélection des tronçons les plus exposés, réalisée pour chacun des types d instabilités de talus décrites, est développée en suivant Chute de pierre L Illustration 16 montre pour les instabilités «chutes de pierre» le nuage de points «Impact vs. Susceptibilité de talus». Le critère d impact utilisé pour les évènements montre un accord global satisfaisant avec le critère de susceptibilité moyenne de talus 20 BRGM/RP FR Rapport final

22 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc sur les tronçons concerné par les évènements : plus le critère susceptibilité de talus est élevé, et plus le critère d impact est élevé. L examen de l illustration mentionnée montre cependant une dispersion des points importante, et donc une dépendance entre les deux variables qui n est pas stricte. Cette absence de corrélation étroite tient son origine dans les points suivants : Les formules utilisées pour calculer les critères sont empiriques et, même si elles ont démontré dans d autres cas une correspondance intéressante, elles ne peuvent décrire de manière phénoménologique adéquate les phénomènes naturels complexes. Les poids attribués à chacune des observations sont généraux, et leur évolution n est pas continue. Ils sont globalement vérifiés, mais les variabilités locales et l influence possible entre certains paramètres est certaine. L échantillonnage n est pas systématique, et il n est pas certain. La définition des évènements utilise notamment une durée d échantillonnage longue (recueil des évènements sur plusieurs années), alors que les paramètres utilisés dans le cadre de l étude ont été relevés une seule fois, sur une période de temps assez courte. D une manière générale, l utilisation de la méthode multicritère n est statistiquement pas rigoureuse, puisqu il est pratiquement certain que les paramètres ne sont pas indépendants les uns des autres. Toutefois, la quantité de paramètres utilisés et l objectif du projet (la hiérarchisation des tronçons dans un but de préconisation de sécurisation) sont en adéquation, et la méthode multicritère utilisée et simple à mettre en œuvre se justifie donc dans le cas de l étude. BRGM/RP FR - Rapport final 21

23 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Illustration 16 Chutes de pierre : Impact vs. Susceptibilité de talus L analyse de la dépendance constatée «Impact vs. Susceptibilité de talus» (Illustration 16) et des distributions des variables individuelles (Illustration 14) fondent les critères de sélection des tronçons les plus exposés vis-à-vis des chutes de pierre. Les tronçons sélectionnés comme les plus exposés aux des chutes de pierre sont ainsi ceux pour lesquels (i) la susceptibilité de talus est supérieure ou égale à 300, ou bien (ii) l impact des instabilités est supérieure ou égale à 150 (Illustration 16). La propagation (atterrissage) doit par ailleurs atteindre la chaussée. La nécessité de retenir des tronçons aussi sur la base d un niveau d impact seul (impact supérieur ou égal à 150 dans le cas des chutes de pierre), quelque soit la susceptibilité de talus, tient au fait suivant. On observe des situations où est décrit un impact élevé (délai d occurrence faible, ampleur élevé des instabilités, etc.) dans des conditions géomécaniques du talus qui n expliquent pas complètement ce niveau élevé d impact. Cette situation reflète la connaissance seulement partielle acquise par les relevés de terrain sur les caractéristiques géomécaniques du talus, les critères de rupture et les conditions de propagation des instabilités. La sélection aussi sur la base d un impact minimum seul permet de s assurer que le tronçon soumis à un niveau d instabilité élevé sera bien, dans tous les cas de susceptibilité de talus, retenu Chute de bloc et de gros bloc De la même façon que pour les chutes de pierre, les tronçons sélectionnés comme les plus exposés vis-à-vis des chutes de bloc et de gros bloc sont ainsi ceux pour lesquels 22 BRGM/RP FR Rapport final

24 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc (i) la susceptibilité de talus est supérieure ou égale à 150, ou bien (ii) l impact des instabilités est supérieure ou égale à 30 (Illustration 17). La propagation (atterrissage) doit par ailleurs atteindre la chaussée. On peut noter que les valeurs limites de susceptibilité et d impact à partir desquelles un tronçon sera sélectionné sont inférieures dans le cas des chutes de bloc et de gros bloc (respectivement 150 et 30) à celles retenues dans le cas des chutes de pierre (300 et 150). L impact intrinsèque plus élevé d une chute de bloc ou de gros bloc par rapport à une chute de pierre explique ce choix conservatif. Illustration 17 Chutes de bloc et de gros bloc : Impact vs. Susceptibilité de talus 2. Eboulement en masse Du fait de l impact intrinsèque élevé des éboulements en masse, tous les tronçons où ce type d instabilité a été relevé ont été sélectionnés parmi les tronçons les plus exposés Glissement meuble de talus Les quelques glissements meubles relevés sur les itinéraires étudiées présentent un niveau d intensité faible. Aucun tronçon n a été sélectionné sur ce type d instabilité de talus. BRGM/RP FR - Rapport final 23

25 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc 2.5. Résultat de la sélection des tronçons les plus exposés Sur la base des critères exposés plus en avant, 276 tronçons ont été identifiés comme les tronçons les plus exposés aux instabilités de talus. L Illustration 18 en fournit la liste avec l indication des critères d enjeu et de vulnérabilité relevés : l intensité du trafic de véhicules sur l itinéraire, son caractère touristique et de contournement possible d un axe principal, et la visibilité du conducteur pour le tronçon concerné. Certains tronçons peuvent être jointifs. Les recommandations de sécurité sont fournies dans le chapitre suivant sur des sections consolidant ces tronçons jointifs 5. La situation des tronçons les plus exposés est indiquée pour les 7 itinéraires étudiés par les Illustration 19 à Illustration 26. Les levers sont fournis de manière abrégée, pour chaque tronçon individuel faisant partie des tronçons les plus exposés, dans l Annexe 1. Illustration 18 Tronçons exposés à un niveau d instabilité de talus élevé route PR début PR fin Critères d enjeu et de vulnérabilité véh./ Tou Con Visibilité jour rist. tour < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite route PR début PR fin Critères d enjeu et de vulnérabilité véh./ Tou Con Visibilité jour rist. tour < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite < 1000 réduite D < Quelques tronçons non sélectionnés sur la base de critères exposés de susceptibilité et d impact ont été cependant retenus pour assurer la continuité de certaines sections consolidées. 24 BRGM/RP FR Rapport final

26 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc route PR début PR fin Critères d enjeu et de vulnérabilité véh./ jour Tou rist. Con tour Visibilité D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D < 1000 réduite D4C < 1000 réduite route PR début PR fin Critères d enjeu et de vulnérabilité véh./ Tou Con Visibilité jour rist. tour D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite D4C < 1000 réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite BRGM/RP FR - Rapport final 25

27 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc route PR début PR fin Critères d enjeu et de vulnérabilité véh./ Tou Con Visibilité jour rist. tour 7= réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite route PR début PR fin Critères d enjeu et de vulnérabilité véh./ Tou Con Visibilité jour rist. tour réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite réduite D < BRGM/RP FR Rapport final

28 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc route PR début PR fin véh./ Tou jour rist. D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 Con tour Critères d enjeu et de vulnérabilité Visibilité route PR début PR fin véh./ Tou jour rist. D < 1000 D < =14 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 D < 1000 Con tour Critères d enjeu et de vulnérabilité Visibilité BRGM/RP FR - Rapport final 27

29 Hiérarchisation de l exposition de 7 itinéraires routiers aux mouvements de terrain et chutes de bloc Illustration 19 : Situation des tronçons les plus exposés. 28 BRGM/RP FR - Rapport final

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