Mécanique Des Sols

Introduction

Les glissements de terrain sont des problèmes sérieux dans certains pays, en particulier ceux subissant une lourde saison des pluies. C'est pourquoi de nombreuses recherches sont menées afin de pallier les problèmes quotidiens de glissements de terrain. La recherche présentée dans ce document est axée sur la prévention et non sur la manière d'empêcher ces catastrophes naturelles. En effet il s'agit de la première étape qui permettrait à ces pays de sauvegarder leur population du danger.

Les articles étudiés portent sur la prévention des risques de glissements de terrain via la collecte d'informations sur les précipitations. Ils montrent comment ces deux phénomènes sont liés et apportent des solutions pratique à leur utilisation. L'un d'eux traite le cas pratique d'un glissement de terrain au Colorado (coulée du Slumgullion), et un autre base ces propos sur l'étude d'un glissement lent afin de comparer ces prévisions avec les résultats de terrain (Soralump et al.).

Notre étude de ces article de recherche se concentrera donc sur deux points : les mécanismes menant à la rupture et donc au glissement du sol et aux moyens pratiques de prévoir ces ruptures en vue de limiter les dommages humains et matériels.

1. Mécanismes menant à la rupture

1.1. Glissements déclenchés par des fluctuations de pression interstitielle, mécanisme général

1.1.a.

En terrain argileux on peut distinguer deux types communs de glissements de terrain qui se distinguent par le comportement du corps du glissement. Dans un cas le corps conserve une certaine rigidité et coulisse sur la surface de glissement d’un seul bloc. Dans l’autre le corps se comporte comme un fluide visqueux – avec une résistance au cisaillement faible – qui s’écoule sur la surface de glissement, et qui évolue progressivement vers un modèle coulissant.

Les facteurs déclenchant les glissements de terrain sont de trois types :

- Evolution des conditions aux limites. Le chargement de la pente (intervention humaine, infiltration d’eau…) ainsi que l’évolution des forces en amont et en aval (affaiblissement des appuis par l’homme, par l’érosion,…) modifient le champ des contraintes et peut générer l’instabilité.

- Modification des propriétés du sol. Le vécu du sol via l’humidification, le séchage, le gel, le dégel, l’évolution de la chimie du sol, etc.… contribue à changer les propriétés physiques du sol, sa cohésion, sa résistance a la contrainte…

- Décharge d’énergie ponctuelle par le biais d’un séisme ou d’une explosion. C’est un facteur minoritaire qui ne fera pas l’objet d’un intérêt particulier ici.

On s’intéressera ici plus particulièrement au rôle de la pression interstitielle au cœur du sol, que l’on peut corréler aux conditions de précipitations. La pression interstitielle varie en général annuellement entre deux valeurs extrémales au le rythme des saisons. Par exemple en Italie les pressions interstitielles sont plus importantes a la fin de l’hiver/début du printemps (période de fonte des neiges associées a la pluie) et à leur minimum au début de l’automne a la fin de la saison sèche. Ces variations ont pour conséquences directes des changements significatifs de la résistance au cisaillement des sols, notamment argileux, et donc influent sur la stabilité des pentes.

1.1.b.

Selon le modèle propose par Leroueil le glissement d’une pente se déroule en quatre étapes :

- La phase de pré-rupture pendant laquelle la pente subit de légères déformations suite a la modification du champ des contraintes ou des propriétés du sol. Les contraintes dans le sol conduisent à l’apparition d’une zone de défaillance, au niveau les zones les plus sollicitées au cisaillement, qui préfigure la surface de glissement.

- La rupture intervient lorsque la zone de cisaillement se propage jusqu'à la surface du sol. Le corps du glissement de terrain se met alors en mouvement.

- La phase de post-rupture pendant laquelle le corps du glissement de terrain se déplace sur la surface de glissement jusqu'à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint.

- La réactivation correspond a la remise en mouvement du corps du glissement de terrain sur la surface de glissement préexistante lorsque le sol est soumis a une contrainte de cisaillement correspondant a la valeur limite résiduelle.

1.2. Mécanisme de première rupture

Dans le cas des sols fins comme l’argile, on peut observer l’effet des précipitations sur la pression interstitielle. On constate l’évolution périodique de la pression interstitielle qui varie entre deux valeurs extrémales atteintes au cours de l’histoire du sol en un point donné.

A : rupture locale

Cette variation de la pression interstitielle a pour conséquence une variation cyclique des contraintes effectives.

Les pics de pression interstitielle sont propices à la rupture locale au point considéré. C’est donc à ces moments-là que la première rupture généralisée est la plus susceptible d’intervenir.

Cependant il faut remarquer que la pression interstitielle au moment de la rupture généralisée est rarement supérieure à la valeur extrémale expérimentée par le sol au cours de son histoire.

C’est là qu’interviennent les facteurs aggravants modifiant les propriétés mécaniques du sol comme le fluage, la fatigue, les processus chimiques qui préparent la pente à céder même dans des conditions « normales ». Dans une étude menée sur des argiles Eigenbrod montre que lorsqu’elles sont soumises à une variation cyclique de la pression interstitielle la contrainte de cisaillement augmente progressivement selon une loi de comportement de type fluage. Le nombre de cycles serait donc un facteur important affectant la réponse du sol. Leroueil s’accorde sur l’importance de la fatigue et du fluage sur la rupture du sol. Au cours de ce processus, le sol se déforme et il apparait des zones de rupture localisées. Au fur et à mesure des cycles ces zones se propagent de plus en plus vite jusqu’à la rupture généralisée et la formation d’une surface de glissement.

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