Connaissance des éboulements crayeux en Normandie

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1 Connaissance des éboulements crayeux en Normandie Synthèse bibliographique Opérations 11R093 et 11R095 LRPC de Rouen Journées Géotechniques 8-10 novembre Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable et de l'aménagement du territoire

2 Origine des opérations Questions à l'origine des actions des recherche : La craie = roche particulière (forte porosité, caractéristiques mécaniques hétérogènes et sensibles à l'eau ) => doit-on la conforter comme une autre roche? A l'exemple des falaises maritimes, comment évoluent les falaises intérieures? Selon quels rythmes? 2 Recherche bibliographique sur : - l'évolution des falaises crayeuses, - les éboulements qu'elles produisent, - les moyens de sécurisation mis en oeuvre pour les gérer. 2

3 Objectifs de la bibliographie 3 Mettre en évidence : - les morphologies caractéristiques des falaises crayeuses, - les facteurs prépondérants de dégradation et/ou déclencheurs d'éboulements, - une éventuelle récurrence des évènements sur certains sites, Préciser la typologie et les volumes des éboulements et phénomènes, mettre en évidence une éventuelle prépondérance de certains de ces phénomènes, Recueillir des informations sur la propagation de ces évènements modélisation, Recueillir des informations sur les types de travaux, leur dimensionnement, leur mise en oeuvre, les essais d ancrages (étape 2 : tester le comportement de la craie lors d essais d ancrages selon différentes normes d essais). 3

4 Bilan bibliographie Recherche bibliographique réalisée parmi les études archivées au LR de Rouen 31 % des études potentielles répertoriées ont été exploitées = 29 études (25 LR de Rouen, 1 BRGM, 3 B.E.T.) => les constats présentés ci-après sont issus de l'exploitation et la synthèse d'environ 31 % des archives du LR de Rouen Études datées de 1986 à 2007 Étendue géographique de chaque étude : d'une «parcelle» jusqu'à 5 km de falaise Nature des études : variée 4 4

5 Origine géographique des études 80 % des études concernent falaises intérieures (essentiellement Vallée de Seine) 5 5

6 Typologie et localisation des enjeux Habitat individuel ou collectif et ses annexes (jardins, garages...) crête de falaise 6 % pied de falaise 55 % Infrastructures de transport et leurs annexes (parking...) Infrastructures accueillant du public (écoles, centre de loisirs...) pied de falaise 16 % 10 % Entreprises privées 10 % Autre (terrain communal) 2 % 94 % des enjeux sont situés en pied de falaise L'habitat représente plus de 60 % des enjeux 6 6

7 Formations crayeuses rencontrées Les formations crayeuses rencontrées dans ces différentes études appartiennent aux formations crayeuses du : - Cénomanien - Turonien - Coniacien - Santonien ou Santonien-Campanien 7 7

8 Morphologie des falaises 8 Caractéristiques morphologiques récurrentes : - Paroi sub-verticale (morphologie la plus fréquente recensée 19 fois), de quelques mètres de hauteur jusqu'à 40 m recensé ici, avec souvent en crête un versant peu incliné végétalisé (9 fois), et un cône d'éboulis en pied (13 fois) - Sous-cavages (15 fois) naturels ou anthropiques (cavités citées 11 fois) pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres de hauteur - Éperons (10 fois) - Masses en surplomb (7 fois) - Colonnes, cheminées (2 fois) - Falaises correspondant à d'anciens de front de taille (5 cas cités) - Poches d'altération +/- vidangées (décrites 7 fois) 8

9 Hauteur des falaises 12 Nombre d'informations recensées hauteurs recensées : de 4 à 55 m - hauteur «moyenne» 17 m (mais souvent, la hauteur indiquée est celle du front principal et non de la falaise globale) - 40 % des falaises atteignent entre 10 et 15 m - ¼ des falaises atteint entre 20 et 40 m H 5 5< H 10 10< H 15 15< H 20 20< H 25 25< H 30 30< H 35 35< H 40 40< H 45 45< H 50 Hauteur de la falaise "principale" (mètres) 9 9

10 Typologie des instabilités et phénomènes Types d'éboulement Éboulements de formations meubles superficielles (frange superficielle ou poche d'altération) entraînant l'éboulement de masses Proportion par rapport à l'ensemble des phénomènes (d'après le nb de fois ou ils sont cités) 22 % 10 Masses en surplomb 18,5 % Dièdres, trièdres... 18,5 % Ecailles, plaques, panneaux 17 % Eboulements liés à un sous-cavage 13 % Colonnes, cheminées, éperons 11 % 10

11 Analyse volumétrique des évènements Volumes unitaires : 137 informations chiffrées relatives à des volumes unitaires ont été recueillies (près de la moitié recueillies sur une même étude d'un linéaire de 500 m) Ces informations concernent des éboulements survenus ou potentiels La fragmentation du volume de départ n'est pas prise en compte 11 11

12 Analyse volumétrique des évènements 60 Blocs 5 dm 3 < V 1 m 3 43 % Nombre d'évènements (survenus ou potentiels) recensés Gros blocs 1 m 3 < V 5 m 3 12 % Grosses masses 5 m 3 < V 25 m 3 9 % Plus gros volume unitaire recensé = 150 m pierres (V 1dm3) petits blocs (1dm3<V 5dm3) blocs (5dm3<V 1m3) gros blocs (1m3<V 5m3) grosses masses (5m3<V 25m3) grosses masses (25m3<V 50m3) compartiment V=150m3 12 Volumes unitaires 12

13 Analyse volumétrique des évènements 3 Eboulements de plusieurs masses : 7 informations recueillies relatives à des évènements survenus ou potentiels Nombre d'évènements (survenus ou potentiels) recensés à 20 m3 20 à 40 m3 entre 5 et 100 m3 100 m m3 Volumes des éboulements "en masse" 13-1 évènement de 100 m 3 et 2 évènements pouvant atteindre 100 m 3 - un événement majeur de 3500 m 3 survenu 13

14 Facteurs de dégradation et/ou déclencheurs d'instabilités Facteurs évoqués dans les études pour expliquer la dégradation des falaises et le déclenchements d'éboulements (les actions combinées de plusieurs facteurs souvent avancées) : L'eau = facteur le plus souvent évoqué (41 fois) : - Diminution des caractéristiques mécaniques de la craie (11 fois) ou des matériaux meubles superficiels qui, en s'éboulant, entrainent des masses rocheuses instables (3 fois) - Altération chimique au sein du massif ou des discontinuités (12 fois) - Erosion mécanique par entraînement des fines au niveau des formations superficielles (ruissellement), des poches d'altération et du remplissage des discontinuités (7 fois) Erosion mécanique des parois crayeuses (lessivage) et niveau des épontes des discontinuités (7 fois) - Mise en charge du massif par l'eau circulant dans les discontinuités (1 fois) 14 14

15 Facteurs de dégradation et/ou déclencheurs d'instabilités La densité de fracturation = 2 nd facteur évoqué (30 fois) qui conditionne l'occurrence des éboulements. Fréquence importante des fractures de décompression. L'appel au vide (24 fois) qui s'exerce sur les masses en surplomb (11 fois), ou masses en surplomb du fait d'un sous-cavage (13 fois), en particulier sous-cavage anthropique (6 fois) La végétation, en particulier les arbres (16 fois) : - poussée racinaire qui contribue à l'écartement des fractures (13 fois) - arbre + action du vent = effet «pied de biche» (2 fois) Le gel (10 fois) qui s'exerce par gélifraction et qui, concomitant avec l'eau, contribue à l'écartement des fissures 15 Les vibrations (2 fois) générées par l'activité humaine qui pourraient accélérer la chute d'éléments, sans être un facteur de dégradation 15

16 Propagation des éboulements L'information recueillie était exprimée soit en terme de limite de propagation de l'éboulement, soit en terme de point d'impact au sol par rapport au pied de falaise. Les cônes d'éboulis (fréquents en pied de falaise) semblent souvent jouer un rôle aggravant dans la propagation. Peu d'informations recueillies sur les éboulements survenus : Volumes de départ max. Hauteur de départ Distance du point d'impact 3 4 m 3 6 m 7 m Limite de propagation 1 m m 5 m 2 éboulements m 7-8 m (éboulement intercepté 20 < V tot. < 40 m 3 par un mur) => les limites de propagation et distances du point d'impact au sol observées sont toutes inférieures à 10 m

17 Propagation des éboulements Eboulement du 2 février 2006 à Canteleu : Evènement majeur dont le mécanisme de rupture et la propagation ont été bien décrits. Eboulement d'une colonne d'environ 3500 m3 sur un stade de foot. Falaise initiale : haute d'environ 32 m et présentait un glacis. Colonne était délimitée par 1 fracture arrière et fracture N105 (ouverte d'environ 15 cm en 1984) Colonne avait été instrumentée (nivelles, fissuromètre, plots d'observation) et suivie de 1984 à

18 Propagation des éboulements Eboulement du 2 février 2006 à Canteleu : Suivi a mis en évidence un décollement de la fracture N105 (périodes hivernales) et basculement vers SE. Eboulement après rupture en pied et basculement vers S-SE

19 Propagation des éboulements Eboulement du 2 février 2006 à Canteleu : Zone de réception principale jusqu'à environ 62 m vers S-SE. Pierres et petits blocs projetés jusqu'à 92 m. 19 => l'ensemble de ces informations vont permettre de tester en 2012 la rétro-modélisation de cet évènement. 19

20 20 Récurrence des évènements 25 évènements survenus et datés ont été recensés : Années Nb d'évènements datés évoqués ou ou Années 80 2 (dont 1 en 1982) Hiver /14 évènements sur 25 survenus en , période d'intense pluviométrie et de nombreux mouvements de terrain dans la région 20

21 Récurrence des évènements Période de l'année Hiver (décembre janvier - février) Printemps (mars avril mai) Nb d'évènements datés évoqués Proportion par rapport à l'ensemble des évènements datés recensés 6 37,5 % 7 44 % Été (juin juillet août) 2 12,5 % Automne (septembre octobre - novembre) 1 6 % Plus de 80 % des évènements survenus entre décembre et mai 21 21

22 Récurrence des évènements 5 communes ont connu 3 à 5 évènements selon des périodes de retour théoriques de 20 ans à moins de 1 an. 3 sites en falaises intérieures ont connu 2 voire 3 évènements en quelques décennies pour 2 sites, la récurrence réelle 1 an (volumes globaux de ces évènements successifs ont représenté jusqu'à 100 m 3 ) => certains sites paraissent particulièrement actifs, au moins durant certaines périodes de crise. Un suivi de quelques sites serait donc nécessaire pour apprécier plus précisément la vitesse d'évolution

23 23 Solutions de mises en sécurité préconisées Solution Famille de technique Nb de fois recensée Evitement 12 Type de technique interdiction d'accès Nb de fois recensée évacuation des habitants 1 déplacement d'une installation 1 Surveillance visuelle 5 Parades passives instrumentée 3 Merlon 5 avec fosse de réception 3 Piège à cailloux 2 Ecran à structure rigide 12 Barrière grillagée 5 Barrière de filets 2 traverses en bois avec poteaux 5 blocs en béton 1 gabions 1 GBA ou plots en plastique remplis 1 mur en béton 1 écran en agglomérés 1 Grillage pendu 5 dont grillage pendu sur poteaux 3 Haie de thuyas 2 23

24 24 Solutions de mises en sécurité préconisées Solution Famille de technique Nb de fois recensée Parades actives Purges 16 Débroussaillage 19 Reprofilage - déroctage 5 Soutènement Ancrages de confortement 10 Béton projeté + treillis soudé Grillage ancré plaqué 7 à 12 Filet ancré plaqué 2 Re-végétalisation ou fascines Drainage de «surface» pour éviter l'infiltration de l'eau Type de technique Nb de fois de recensée 8 de type contrefort de type pilier - buton 4 24

25 Solutions de mises en sécurité préconisées Quasiment toutes les familles de techniques existantes ont été recensées Peu de filets mis en oeuvre (prépondérance des solutions grillagées ) à corréler avec les volumes des évènements La constitution et les méthodes d'exécution des ancrages passifs sont les mêmes que celles mises en oeuvre dans d'autres contextes rocheux Peu d'informations sur la réalisation effective de ces mesures de sécurisation 25 25

26 Dimensionnement des confortements, contrôle des travaux et suivi Peu d'éléments formalisés de dimensionnement des confortements recensés. Règles de dimensionnement des ancrages utilisées : - profondeur d'ancrage = 70 x Ø barre - pour la corrosion, prise en compte d'une épaisseur sacrificielle de 2 mm sur le rayon de la barre Le suivi et le contrôle des travaux d'exécution des ouvrages sont évoqués dans 6 affaires : - Contrôle sur le produit de scellement des ancrages spécifié dans 3 études. 1 seul PV d'essai recensé. - Essai de traction sur ancrages évoqué ou spécifié dans 3 études. Le mode opératoire de l'essai n'est précisé que dans 1 seule étude. L'entretien des ouvrages et les inspections régulières sont évoqués dans 3 études. Peu d'informations recueillies sur l'inspection d'ouvrages réalisés => peu de retour sur l'évolution de ces ouvrages

27 Le CETE Normandie Centre appartient au Réseau Scientifique Et Technique du MEEDDAT Journées Géotechniques 8-10 novembre Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable et de l'aménagement du territoire