CENTRE DE RECHERCHE SUR L ENVIRONNEMENT ALPIN (CREALP) ZENTRUM FÜR ALPINE UMWELTFORSCHUNG Industrie 45 - CH 1951 SION +41 +27 324 03 80 +41 +27 322 55 67 crsfa@bluewin.ch RAPPORT-TYPE requis par le canton du Valais pour les études d instabilité de type FALAISE effectuées dans le cadre de la protection des zones d activité humaine FALAISE de Etude structurale et géomécanique + CARTE DE DANGER CREALP/98.13 Version mars 1998 Avertissement: - toutes les valeurs apparaissant dans les figures et tableaux sont tirées d une étude réelle et données ici à titre d exemple. - le texte en italique correspond à des commentaires à l intention de l utilisateur
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 1 1. INTRODUCTION Cadre de l étude et situation géographique du secteur étudié [fig.1] Figure 1: Falaise... Plan de situation au 1:25 000 [CREALP/98.nn] 2. GEOLOGIE Géologie, tectonique et géomorphologie du secteur étudié Ce chapitre est complété par l annexe 1. 3. ACTIVITE DE LA FALAISE Observations et informations relatives aux événements passés (chutes de pierres et éboulements) Celles-ci permettront de situer les aléas les plus actifs et de calibrer la taille de blocs aussi bien au départ qu à l arrivée. Ce chapitre est complété par l annexe 1. 4. CARACTERISTIQUES STRUCTURALES ET GEOMECANIQUES Description des familles de discontinuités et attribution du rôle qu elles sont susceptibles de jouer dans les aléas [fig. 2, tab.1]
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 2 4.1 SCHISTOSITE S 1 4.2 DISCONTINUITE J1 4.3 DISCONTINUITE J3 4.4 ETC. N Falaise Discontinuités J1 J4 J3 J8 J'1 J9 S 1 S1: 288/17 J1: 046/82 J 1: 000/80 J3: 004/58 J4: 125/49 J8: 184/51 J9: 264/41 Dièdres principaux J4 - J8: 152/46 J4 - J 1: 081/40 Topo Figure 2: Stéréogramme de Schmidt-Lambert (hémisphère supérieur) des discontinuités [CREALP/98.nn] Tableau 1: Falaise : Caractéristiques structurales et géomécaniques des discontinuités [CREALP/98.nn] Fam Azimut Pendage Persistance [m] Espace [m] Ouverture [mm] Ond Remplissage Remarques moy max moy min max S1 279-330 16-20 50 50 8 0 100 faible Fortement érodée 040-060 55-90 Découpe intensément la J1 20 60 5 0 1000 moyenne terre roche 220-240 70-90 J3 004 40-76 Rare etc. Fam = famille de discontinuités Espace = Espacement Ond = Ondulation 5. TYPES D ALEAS + CARTE D ALEAS Description et classification des aléas selon le mécanisme de mobilisation Citons le glissement profond, le glissement superficiel et le basculement. Le tableau ci-dessous est en général ordonné sur le classement décroissant du volume potentiel maximal mobilisable par événement.
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 3 Tableau 2: Falaise. Dangerosité des aléas [CREALP/98.nn] Aléa (A) Photos Discontinuités Type de Vol. max par Taille des blocs Dangerosité concernées mécanisme événement [m 3 ] [m 3 ] A 1 J9, J 4, J1 GP 5000 20 (50) Elevée B 2-3 J9, S1 ou J3 GS 200 20 (50) Elevée (dièdre) (1000) D 5 J1, J 4, S1 B 100 30 (100) Elevée GP = glissement profond B = basculement GS = glissement superficiel 5.1 GLISSEMENT PROFOND 5.2 GLISSEMENT SUPERFICIEL 5.3 BASCULEMENT 5.4 AUTRE MECANISME (tassement, fauchage, ) Ce chapitre est complété par les annexes 2 et 4. 6. OUVRAGES EXISTANTS Inventaire des ouvrages existants et appréciation sur leur rôle protecteur Ce chapitre est complété par l annexe 3. 7. CARTE DE DANGER La carte de danger distingue le danger généré par les chutes de pierres/blocs de celui dû aux éboulements. Elle synthétise deux types d information: d une part les 3 limites graduées d atteinte par les blocs et/ou la limite de l éboulement, d autre part une appréciation sur l intensité-probabilité d occurrence. 7.1 LE DANGER DE CHUTES DE PIERRES/BLOCS Il s agit ici d apprécier le danger généré par les chutes de pierres/blocs. Ce danger est en général diffus sur l ensemble de la falaise et comporte une composante de périodicité de l événement à estimer. On détermine ce danger au moyen d un diagramme I-W (Intensité-Probabilité d occurrence). La probabilité d occurrence est fonction de la dangerosité de l aléa générateur du danger. L intensité est donnée par l énergie des blocs en un endroit précis de leur trajectoire. La limite des degrés de danger est représentée par: trait-plein: trait-tiré: si fixée au terme d une analyse trajectographique; si basée sur l examen des événements passés (répartition des blocs dans la pente, typologie des dépôts rocheux, traces d impact, etc.) représentés notamment sur la carte géomorphologique.
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 4 Le tableau 3 [cf. aussi la représentation graphique] présente les résultats d une étude de propagation des blocs. Sont explicitées les limites des zones atteintes par un pourcentage donné de blocs. En établissant un diagramme I-W pour chaque site menacé [fig. 4], on peut démontrer si le danger est dû à l intensité de l événement, à sa probabilité de réalisation ou aux deux à la fois. Choix et dimensionnement des ouvrages de protection en dépendent. Tableau 3: Falaise. Limites d atteinte des blocs [CREALP/98.nn] Lim A1-B1 Lim B1-C1 Lim > C1 N [%] 1 10-2 10-4 DP2 [m] 343 m 387 m 413 m DP3 [m] 556 m 580 m 600 m etc. N = Pourcentage de blocs qui dépassent la limite donnée DP = Distance parcourue à partir du point 0 (départ des blocs) jusqu aux limites respectives A1-B1, B1-C1 et C1. Ces calculs sont faits pour chaque bloc caractérisé par l analyse structurale. Figure 3: Représentation schématique des limites d atteinte [CREALP/98.nn] 99 % des blocs s arrêtent en A 1; 1% dépassent la limite A 1-B 1; 10-2 %, respectivement 10-4 % des blocs dépassent les limites B 1-C 1 et > C 1. Chaque zone d activité humaine (zone à bâtir, voies de communication, etc.) en conflit avec un périmètre de danger fait l objet d une appréciation selon le degré de danger qui l affecte. 7.1.1 Danger élevé 7.1.2 Danger moyen
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 5 7.1.3 Danger faible INTENSITÉ SITE MENACÉ 1 Falaise Elevée 300 kj Moyenne 30 kj Faible B, C X1 Elevée Moyenne Faible PROBABILITE D OCCURRENCE = danger élevé = danger moyen = danger faible B, C, X1 = Aléas principaux Figure 4: Diagramme Intensité-probabilité d occurrence Détermination du degré de danger en u n site SM1 de l espace menacé Les principaux aléas ont été introduits à l intérieur du diagramme [CREALP/98.nn]. 7.2 LE DANGER D EBOULEMENT (Fels-, Bergsturz) L éboulement correspond à la possibilité de mobilisation en une seule fois d un compartiment rocheux. Pour les événements de gros volume la subdivision en plusieurs degrés de danger perd son sens du fait que l intensité est toujours élevée. Ce chapitre est complété par les annexes 1, 3, 5 et 6. 8. MESURES DE PROTECTION Sont proposées ici l ensemble des mesures de protection permettant d éliminer le danger ou du moins de le diminuer de façon acceptable. Les ouvrages sont dimensionnés. 8.1 CONTROLE IN SITU ET ASSAINISSEMENT (Felssanierung) bla-bla-bla
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 6 8.2 OUVRAGES DE PROTECTION 8.2.1 Digues d arrêt Les digues sont dimensionnées au moyen d une étude trajectographique, résumée dans les graphiques de la figure 5 où la hauteur de vol et l énergie des blocs sont exprimées en fonction de leur volume. La résistance énergétique des digues étant connue (ordre de grandeur de 10 000 kj), il importe essentiellement de déterminer leur hauteur. Figure 5: Falaise... Etude trajectographique le long du profil 2 [CREALP/98.nn] Hauteur de vol et énergie des blocs en fonction de leur taille
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 7 Le tableau 6 résume pour chaque aléa important les volumes en jeu et les mesures préconisées. Tableau 4: Falaise Caractéristiques de la digue [CREALP/98.nn] Digue Hauteur Longueur I 5.0 m 60 m Si des ouvrages en béton sont préconisés pour dévier les blocs dans une direction donnée, on les caractérisera avec le tableau 4. 8.2.2 Filets de protection Les filets de protection sont dimensionnés à partir des diagrammes de la figure 5 où la hauteur de vol et l énergie des blocs sont exprimées en fonction de leur volume. Ces diagrammes permettent de caractériser [Tab. 5] les ouvrages en fonction du degré de protection réclamé (pourcentage de blocs retenus). Tableau 5: Falaise. Caractéristiques des filets de protection [CREALP/98.nn] Filet Résistance énergétique Hauteur efficace Longueur Type (indicatif) % des blocs < 5 m 3 retenus IV 1815 kj 5.0 m 60 m CAN-235 100 V 600-700 kj 2.5 m 175 m RX-100 100 V 250 kj 2.5 m 175 m RX-025 90 8.2.3 Mesures individuelles Il s agit de mesures prises individuellement sur chaque objet à protéger. Il peut s agir de renforcement du mur amont, du toit ou de tout autre aménagement (disposition des pièces à l intérieur de la maison, etc.), en général simple et peu coûteux, apte à diminuer le risque pour les occupants. Ce sont souvent des mesures appelées à compléter des mesures collectives (filets, etc.). Dans le règlement de construction communal [cf. dernier de l annexe] elles sont la plupart du temps imposées pour une construction dans une zone de danger faible. Tableau 6: Falaise. Caractéristiques majeures des aléas principaux et mesures de protection avec leur degré de priorité [CREALP/98.nn] Aléa (A) Mécanisme Dangerosité Volumes [m 3 ] Mesures de protection Compart. instable Blocs au départ Blocs déposés Type Degré de priorité A1-A3, B1, D1 GS + B Faible 3-10 3-10 5 CP II A3, B, C, D, E GS + B Faible 2-10 (30) 2-10 5 Digue I Murs béton II-III Filets IV-V I II II F B Elevée 5 5 5 CP II X1 B Elevée 2,5 2,5 - Assainiss. I X2, X5, X6 B Moyenne 4 500 2-10 5 Surveillance I GS = glissement superficiel CP = contrôle des parois (par des guides) GP = glissement profond B = basculement
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] 8 8.3 SURVEILLANCE A LONG TERME Tableau 7: Falaise. Dispositif de surveillance à long terme [CREALP/98.nn] Aléa à observer PO Mécanisme à observer Moyen d observation Mouvement surveillé Extensomètre Géodésie X2 Base du nez GP X Suivant J4 basale X4 Cpt X: - Tête 100 m 3 B X Suivant J1c X5 - Partie centrale T X Vecteur global X6 - Partie SE B X Fracture de tension J4-S1 PO = point à observer T = tassement GP = glissement profond Géodésie = levé de réflecteur laser à partir de deux stations fixes GS = glissement superficiel Cpt = compartiment B = basculement Ce chapitre est complété par les annexes 5 et 6. 9. CONCLUSIONS bla-bla-bla Sion, le 6 mai 1998 GC-rm [9813_1-98doc] Liste des annexes à produire avec le rapport BUREAU DE GÉOLOGIE X Annexe 1: Annexe 2: Annexe 3: Annexe 4: Annexe 5: Annexe 5: Annexe 6: Annexe 7: Carte géomorphologique Carte d aléas Carte de danger Dossier photo Fiches d identification des aléas* Etude trajectographique: tabelles Etude trajectographique: notes de calcul Protocoles de mesures et observations de terrain (papier oudisquette) (* ) : il s agit du contenu des fiches d identification de chaque aléa, à savoir: lieu, lithologie, type/mécanisme, agencement structural, dangerosité, volume mobilisable, taille et forme des blocs, calculs géotechniques, etc.. ANNEXE: modèle de règlement communal
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] ANNEXE, p. 1 REGLEMENT DE CONSTRUCTION COMMUNAL Article destiné à réglementer la construction dans les périmètres exposés aux DANGERS GEOLOGIQUES ET HYDROLOGIQUES (établi par le géologue cantonal) Description des périmètres Ces périmètres englobent des secteurs qui sont exposés aux dangers géologiques (glissements de terrain, tassements, chutes de pierres, éboulements, coulées de boue) et aux dangers hydrologiques (crues, laves torrentielles et inondations). Les périmètres figurent sur le plan d affectation de zones à titre indicatif ; on y distingue des périmètres de danger élevé, moyen et faible. Prescriptions générales 1) L administration communale indique, lors de la demande d autorisation de construire, dans quel périmètre de danger se trouve la parcelle impliquée et quelles sont les dispositions à prendre en fonction du degré de danger. 2) Etant donné le comportement évolutif des certains secteurs instables, un dispositif d observation sera mis en place d entente avec le géologue cantonal. De plus, la commune prendra toutes les dispositions pour améliorer la sécurité à moyen et long terme (drainage et mise sous conduite des eaux superficielles et souterraines, réglementation d arrosage; pose d écran collectif, dispositif d alarme, dézonage, etc.). 3) En cas de changement des conditions géologiques et/ou hydrologiques, la commune entreprendra toute démarche utile pour modifier les dispositions réglementaires. Elle procédera de même au cas où de nouvelles études devaient proposer des modifications des cartes de danger existantes. 4) En cas d aggravation du danger, le conseil municipal peut: ➀ ordonner des mesures extraordinaires telles que l évacuation de la zone; ➁ retirer les autorisations délivrées, ceci sans indemnité. 5) Tous les frais d expertise, les mesures constructives et les frais de suivi des travaux qui en découlent sont à la charge du requérant. Périmètre de danger élevé Aucune construction n est autorisée dans le périmètre qui est d expérience exposé à un danger élevé ou qui est de manière prévisible menacé par un tel danger, si son implantation est de nature à mettre en péril les personnes, les animaux et d autres biens importants. Seule une expertise géologique et/ou hydrologique de l ensemble du périmètre permettra de libérer éventuellement des secteurs pour la construction à des conditions qui seront fixées par le géologue cantonal sur la base de l expertise.
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] ANNEXE, p. 2 Périmètre de danger moyen Il s agit d un périmètre où le degré des connaissances géologiques et hydrologiques démontre qu un danger réel existe mais qu il peut être atténué de façon acceptable par des mesures constructives. D une façon générale dans ce périmètre - à défaut ou en complément de mesures de protection collectives - tout nouveau bâtiment ou transformation de bâtiment tendant à augmenter la capacité habitable doit: en matière de glissement de terrain ou phénomène assimilé, être connecté à un réseau de canalisation d égout et d eaux pluviales. Ce dernier point est valable aussi pour les accès. en matière de chute de pierres, lave torrentielle ou phénomène assimilé, être dimensionné et aménagé de façon à résister aux pressions dynamiques effectives et à la pénétration intempestive des gravats. Pour toute construction ou transformation dans ce périmètre, doit être jointe à la demande d autorisation de construire une expertise établie par un bureau spécialisé agréé par le service cantonal compétent. Celle-ci décrira les mesures constructives à prendre en fonction de la qualité du terrain et des scénarios d événement proposés. Elle comprendra notamment: en matière de glissement de terrain ou phénomène assimilé, un descriptif des terrains, une évaluation des risques d instabilité dus aux eaux superficielles et souterraines ainsi que les mesures de sécurité à prendre (mode de fondation, consolidation du sous-sol, structures particulières pour le bâtiment et les canalisations, etc.). en matière de chute de pierres, lave torrentielle ou phénomène assimilé, la carte de danger détaillée du secteur, y compris calcul des énergies et poussées à reprendre par les ouvrages de protection et autres renforcements des murs extérieurs. L expertise fera l objet d une approbation formelle de la part de l administration communale et du service cantonal compétent. Les mesures constructives suivantes sont au minimum exigées dans ce périmètre: en matière de glissement de terrain ou phénomène assimilé: a. le bâtiment doit être construit sur radier général avec le premier niveau rigide en béton armé; b. les eaux superficielles - collectées par le toit, routes d accès et autres surfaces imperméables - ainsi que les eaux souterraines (ceinture drainante) doivent être évacuées jusqu au collecteur communal; c. lors de la construction, les travaux doivent être effectués en respectant le plan de sécurité édicté par les normes SIA 160 et 191. en matière de chute de pierres, lave torrentielle ou phénomène assimilé, le bâtiment ou la transformation projetée doit se trouver dans une zone à bâtir déjà construite et notamment déjà protégée par des ouvrages collectifs. Dans tous les cas, le bureau auteur de l expertise suivra les travaux afin de vérifier la bonne application des mesures qu il a préconisées. Il établira un rapport de conformité à l intention de la commune et du service cantonal compétent.
Rapport-type pour étude FALAISE [CREALP/98.13] ANNEXE, p. 3 Périmètre de danger faible en matière de glissement de terrain ou phénomène assimilé, les mesures constructives exigées cidessus sont en principe applicables dans ce périmètre pour toute construction d un volume égal ou supérieur à 700 m 3 SIA. Toutefois, sur la base d une expertise géologique, le requérant peut demander d y déroger. en matière de chute de pierres, lave torrentielle ou phénomène assimilé, le requérant joindra à la demande d autorisation de construire une proposition de mesures de protection individuelles (écran, mur amont renforcé, diminution ouvertures, aménagements intérieurs et extérieurs, etc.) qui seront fonction de la position et de l orientation de l objet par rapport à l origine du danger. Ces mesures devront être soumises à l approbation du géologue cantonal. Sion, le 6 mai 1998 DC/rm [9813_1/98doc]