Strain and break of anisotropic metamorphic rock slopes. Contribution of the case study of the ‘Ruines de Sechilienne”.
Déformation et rupture des versants en terrain métamorphique anisotrope. Apport de l' étude des Ruines de Séchilienne.
Résumé
The break or rock slopes is causing major risks in all mountainous regions. The anisotropic metamorphic rocks show all the variety of strain mechanisms, which are analysed in the first part of that work, from European examples. The study of the “Ruines de Sechilienne” case, that mobilises several scientific disciplines and is presented in the second part, shows particular interest because of the phenomenon's complexity and because of the importance of the investigation and monitoring actions realised during one decade (1988-1998). The geological approach permitted a precise description of the slope's structure at various scales. The geo-mechanical approach consisted in elaborating a simplified structural model and testing numerically various hypotheses with the distinct elements methods. This permitted us to propose a strain mechanism qualitatively fitting with the geological observations and the displacements measured. This strain mechanism, controlled by the main pre-existing discontinuities families, induces stress concentrations and tensile stresses that may cause a progressive and non reversible damage of the slope (“progressive break”). Finally, the hydro-geological approach focused on studying the outflow, the temperature, the geo-chemical and isotopic properties of the surface and of the underground water sources, in order to determine their origin and their type of transfer. Coupling these three approaches made it possible to propose a global hydro-mechanical model able to explain the influence of the rain regime on the strain rate of the slope. Two research directions are proposed to investigate the possible break geometry. Nevertheless, forecasting the date of the beak remains out of reach. Finally, the observation of the south slope of la Toura, at Saint-Christophe-en-Oisans, suggests that this “progressive break” mechanism might fit to other slopes than the “Ruines de Sechilienne”
La rupture des versants rocheux est une source de risque majeur dans toutes les régions montagneuses. Les terrains métamorphiques anisotropes présentent tout l'éventail des mécanismes de déformation, lesquels sont analysés dans la première partie de ce travail à partir d'exemples européens. L'étude pluridisciplinaire des" Ruines de Séchilienne ", présentée en seconde partie, revêt un intérêt particulier du fait de la complexité du phénomène et par l'ampleur des moyens d'auscultation et de surveillance mis en oeuvre pendant une décennie (1988-1998). L'approche géologique a permis une description fine de la structure du versant à toutes les échelles. L'approche géomécanique a consisté à élaborer un modèle structural simplifié et à tester numériquement différentes hypothèses par la méthodes des éléments distincts. Ceci nous autorise à proposer un mécanisme en accord qualitatif avec les observations de terrain et les mesures de déplacement. Ce mécanisme de "rupture interne ", contrôlé par les grandes familles de discontinuités préexistantes, induit des concentrations de contrainte et des efforts de traction pouvant provoquer un endormmagement progressif et irréversible du massif. Enfin, l'approche hydrogéologique s'est attachée à analyser le débit, la température ainsi que la composition chimique et isotopique des eaux du massif, pour préciser leur origine et leur mode d'écoulement. En couplant les trois approches, on a pu proposer un modèle hydromécanique global expliquant l'influence de la pluviométrie sur le rythme de la déformation du versant. Des pistes sont avancées pour étudier la géométrie probable de la rupture. Par contre, la prévision de la date de la rupture reste hors d'atteinte. Enfin, l'observation du versant sud de la Toura, à Saint Christophe- en-Oisans, suggère que le mécanisme de " rupture interne" pourrait s'appliquer à d'autres sites que Séchilienne. Mots clés Versants - massifs rocheux - déformation