Rockfalls multi-methods detection and characterization
Détection et caractérisation multi-méthodes des éboulements rocheux
Résumé
Amongst mass wasting events, rockfalls remain the most unpredictable and the most frequent hazard in the alpine region. In a context of growing urbanization in mountainous regions, rockfalls represent an increasing risk for local communities and infrastructures. This thesis aims to develop an association of relevant methods for rockfall monitoring. One objective of this thesis is to associate topography measurement and seismological monitoring in order to improve significantly in understanding rockfalls dynamics. This work was mainly carried out in the Chartreuse massif (Isère, French Alps), and in particular two cliffs, Mount Saint-Eynard and Mount Granier. Using photogrammetry, we acquired diachronic Digital Elevation Models (DEMs) of the cliffs. Such monitoring enables us to carry out rockfall inventories and occurrence frequency analysis. It also provides us information on rockfall locations and their structural configurations. Combining DEMs and rockfall seismic monitoring allowed us to study relations between rockfall properties (location, volume, geometry, propagation, etc.) and the induced seismic signal. Characteristics of the seismic signal (duration and energy, frequency content, envelope shape) vary depending on the event propagation mode (mass-flow, free-fall, sliding, bouncing …). Selecting events with the same propagation type provides a more accurate characterization of rockfalls properties than when mixing different types of events. For free-falling rockfalls, we analyze the seismic signal of the detachment phases and first impacts. We found relations between seismic signals parameters and rockfalls potential energy, free-fall heights, and volumes. For mass-flow type events, we found a scaling law between rockfalls seismic energy and their volumes. By coupling DEMs and seismic records, we can reconstruct rockfall sequence with accurate timing and correct volume estimations. Controlled block releases were realized in laboratory and on-site to widen our observations on rockfall events.
Parmi les mouvements de terrain, les éboulements rocheux restent le danger le plus imprévisible et le plus fréquent en région alpine. Dans un contexte d'urbanisation croissante des régions montagneuses, les éboulements représentent un risque croissant pour les communautés locales et les infrastructures. Cette thèse vise à développer une association pertinente de méthodes pour la surveillance des éboulements en couplant des mesures de relief à un suivi sismologique, afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des éboulements. Ce travail a été principalement réalisé dans le massif de la Chartreuse (Isère, Alpes Françaises), et en particulier sur deux falaises, le mont Saint-Eynard et le mont Granier. Par photogrammétrie, nous avons obtenu des Modèles Numériques de Terrain (MNTs) des falaises. Ce suivi nous a permis de réaliser des inventaires de chutes de blocs et des analyses de fréquence d'occurrence. Cela nous a également fourni des informations sur les emplacements des éboulements ainsi que leurs configurations structurales. L’association des MNTs et du suivi sismique des éboulements nous a permis d’étudier les relations entre les propriétés des éboulements (emplacement, volume, géométrie, propagation, etc.) et le signal sismique induit par ceux-ci. Les caractéristiques des signaux sismiques (durée et énergie, contenu fréquentiel, forme de l’enveloppe) diffèrent selon le mode de propagation des évènements (écoulement en masse, chute libre, glissement, rebondissement, …). Une sélection d’évènements ayant le même type de propagation permet d’obtenir une caractérisation plus précise des propriétés des éboulements que si l’on mélange différents types d'événements. Dans le cas d’éboulements subissant une chute libre, nous avons analysé le signal sismique des phases de détachement et du premier impact. Nous avons obtenu des relations entre certains paramètres des signaux sismiques et l'énergie potentielle des éboulements, leur hauteur de chute libre ou leur volume. Pour les événements de type écoulement en masse, nous avons observé une loi d'échelle entre l'énergie sismique d'un éboulement et son volume. En couplant les MNTs et les enregistrements sismiques, nous sommes ainsi en mesure de reconstruire le déroulement des éboulements avec une datation précise et une estimation de volume correcte. Des lâchers contrôlés de blocs ont été réalisés en laboratoire et in-situ pour élargir nos observations sur les éboulements de falaise.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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