Thèse de doctorat : Géographie physique : Paris Est : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Originally presented as the author's Thesis (doctoral)--Universität Bonn, 1998. / Includes bibliographical references (p. 91-99).

Originally presented as the author's thesis (doctoral)--Universität Bonn, 1998. / Includes bibliographical references (p. 91-99).

L'évolution des paysages est au coeur d'un système complexe d'interactions entre les phénomènes tectoniques, climatiques et érosifs. Si le contrôle principal du climat sur les taux d'érosion est encore sujet à débat, les régions montagneuses restent un milieu particulièrement sensible aux modifications climatiques. Pour mieux appréhender ces liens en milieu montagneux et le contrôle des processus d'érosion, il est nécessaire de comprendre et de quantifier l'importance de chaque phénomène érosif dans l'évolution des paysages. Parmi ceux-ci, les glissements de terrain sont un phénomène brusque, imprévisible et souvent catastrophique pouvant mobiliser des volumes rocheux considérables. De nombreux travaux suggèrent d'ailleurs que les glissements constituent le principal agent de l'érosion des pentes dans les vallées non englacées de l'Himalaya. L'objectif de cette thèse est de mieux appréhender l'évolution et la dynamique des glissements de terrain de l'Himalaya central et leur rôle dans l'érosion de cette chaîne de montagnes, sur une large échelle de temps. Ces travaux ont été menés selon 3 axes principaux imbriqués spatialement et temporellement. Le bassin de la Khudi Khola, au Népal central, présente un large glissement de terrain, actif depuis plusieurs décennies. Cette particularité nous a permis d'étudier en détail ce glissement, dans un contexte d'érosion intense, au jour le jour, à l'échelle d'une mousson et sur plusieurs décennies. L'histoire du glissement de Saituti a été reconstituée grâce à l'analyse d'images satellite et aériennes. Une activité continue, bien que variable, du glissement depuis près d'un demi siècle a pu être observée. L'estimation des volumes de sédiments produits par le glissement a permis de mettre en évidence la place prépondérante de cette structure érosive dans l'érosion totale du bassin au cours des dernières années, voire des dernières décennies. La dynamique quotidienne des mouvements au sein du glissement associée à l'export des sédiments par le réseau de drainage ont également été observés. Il apparaît un découplage entre les mouvements de terrain, donc la production de sédiments, qui sont contrôlés par le niveau de nappe, et l'export du matériel par la rivière, dépendant du débit de surface. Une fois initiés, les mouvements se poursuivent durant toute la période de mousson, mais seuls les épisodes pluvieux importants permettent un transport efficace du matériel produit à la rivière. Les flux annuels de matière en suspension dans la rivière ont également pu être estimés et s'accordent au premier ordre avec les volumes créés par le glissement. Ces résultats suggèrent également le rôle principal du glissement de Saituti dans l'érosion de la vallée. A l'échelle de l'Himalaya central, l'activité des glissements au cours de la dernière décennie témoigne d'une domination de l'érosion par des événements majeurs, de l'ordre de plusieurs millions de mètres cubes, similaires à celui de Saituti. Cette étude montre qu'à moyen terme, de tels glissements peuvent influencer très fortement les concentrations en isotopes cosmogéniques des sables de rivières dans les bassins versants de taille intermédiaire (quelques centaines de km2). La concentration de ces sables apparaît principalement dépendante de la date et de l'amplitude du dernier événement majeur de glissement. Dans ces environnements, les taux de dénudation déterminés par l'utilisation des isotopes cosmogéniques doivent être interprétés avec beaucoup de précaution. Ainsi, l'activité, possiblement continue, de quelques glissements de terrain peut exercer une influence majeure sur l'érosion des vallées de l'Himalaya central. Ce facteur doit être pris en compte dans l'analyse des processus érosifs ainsi que dans les modèles d'évolution des paysages, à court et moyen terme / Landscape evolution is at the heart of a complex system of interactions between tectonics, climate and erosion. While the influence of climate on erosion rates is still debated, mountainous areas are a priori particularly sensitive to climatic changes. In order to better understand these interactions, it is of fundamental importance to quantify the importance of each erosion process, in addition to their sensitivity to rainfall. Among the erosion processes, landslides represent a major, unpredictable and often catastrophic, phenomenon that can involve considerable volumes of rocks. Many previous works have shown that landslides are the primary agent of hillslope erosion in the unglaciated valleys of the Himalayas. From this point of view, the aim of this work is to better constrain landslide evolution and dynamics in the central Himalayas, and their role in the erosion of this mountain range, on different timescales. The Khudi Khola catchment, in central Nepal, displays a large landsliding zone that has been active for several decades, in a context of intense erosion. This characteristic provides the opportunity to study this landslide in detail, from timescales ranging from an hour to several decades. The Saituti landslide history was reconstructed from analysis of satellite and aerial images. A continuous, but variable, activity of the landslide has been observed for almost a half century. Estimates of sediment volumes produced by the landslide highlight the dominant role this erosive structure plays in the overall catchment erosion over the last few years and possibly for the past few decades. Indeed, the landslide-induced erosion rates are in the same range as the total erosion rates, i.e. around 2.5 mm/y. The daily dynamics of the landslide were also studied, as well as the sediment export to the drainage network. The results highlight a decoupling between the displacements and the sediment production within the landslide, and the export of sediment to the river. The baseflow level primarily controls these displacements, while the export is more dependant on the runoff discharge that follows rainfall peaks. Once the slide is set in motion, it keeps moving during the whole monsoon period. However, only intense rainfall events result in an efficient transport of sediment to the river. The annual flux of suspended load were estimated at the Khudi mouth, these roughly agree with the volumes of landslide material. These results confirm the dominant role of the Saituti landslide in the overall catchment erosion and suggest rapid export of the landslide sediment to the river mouth. On the scale of the entire central Himalayas, landslide activity over the last decade highlights a deficit of landslides, compared to independent estimates of secular denudation rates. Nevertheless, this activity is dominated by major events, in the range of several millions cubic metres, such as the Saituti one. The stochastic nature of landslides influences the variability of sediment fluxes in the river. However, this study also highlights that, in medium-sized catchments (around a few hundred square kilometres) such landslides may strongly influence the median concentration of cosmogenic nuclides in river sands. This concentration seems to be primarily dependant on the date and on the magnitude of the last major slide event. In such environments, secular denudation rates estimated from cosmogenic nuclides need to be interpreted very cautiously. The (possibly) long-lasting activity of a few large landslides can then strongly influence the erosion of the Himalayan valleys. This parameter should be taken into account in studies of short- to mid-tem erosion processes as well as in landscape evolution models generally.

Cette étude portant sur les glissements de terrain dans la vallée de la rivière Malbaie, en particulier sur le Grand glissement de Clermont, est basée sur la géomorphologie, la stratigraphie et la sédimentologie des dépôts meubles. L’analyse multidate de six séries de photographies aériennes a permis de répertorier les glissements ayant affecté la section aval de la vallée. D’après les données, il s’avère que les glissements à grande superficie sont antérieurs à 1950. L’étude de coupes stratigraphiques et de piézocônes a mis en évidence la présence de dépôts de glissements insérés entre des unités sédimentaires intactes. Les dates radiocarbones du matériel organique surmonté ou enfoui dans des sédiments déplacés et resédimentés démontrent que le glissement est survenu entre 1520 et 1580 AD. Cet évènement a probablement affecté divers endroits de la vallée; l’étude d’autres coupes situées en aval a fourni des résultats similaires, soit entre 1490 et 1600 AD.

Le Centre septentrional est une région de géorisques élevés au Vietnam. Dans cette thèse, trois risques (risque sismique, érosion côtière, glissements de terrain) sont analysés avec des aides de télédétection, de SIG et de modélisation géodynamique. Le risque sismique est analysé pour les barrages. A partir des images, des cartes topo et des MNT avec plusieurs techniques de télédétection : le filtrage gradient, le filtrage dorientation, léclairage, le profil, etc. en combinaison avec les données géologiques, géophysiques et le travail sur le terrain, les failles actives et leurs paramètres sont déterminés. Ceci constitue la base pour estimer la magnitude et laccélération maximale du sol au moyen de méthodes différentes. La modélisation de la déformation et du changement de contrainte de Coulomb est également utilisée pour estimer la sécurité du barrage. Les résultats montrent que les barrages se situent sur des positions qui ne sont pas très dangereuses. Ils pourraient être frappés par des tremblements de terre de magnitude de 5,7 à 6,9, avec des PGA de 0,25 g à 0,34 g aux barrages. Lérosion côtière dans région est fortement influencée par les pluies abondantes, les tempêtes fréquentes, les vagues hautes, la dérive littorale saisonnière avec une dominance vers SE, la côte sableuse. Lanalyse du risque dérosion côtière est réalisée à partir des cartes topographiques (2000), photos aériennes (1952, 1999), images Corona (1969), Spot (2004) avec les techniques suivantes : correction géométrique, fusion, composition colorée et tracée de la côte. Les résultats montrent que le cordon devant la lagune de Tam Giang - Cau Hai présente des changements compliqués, spécialement aux passes avec les déplacements, ouvertures et fermetures de la passe. On observe une alternance de phases dérosion et de phases, ce qui démontre que lévolution dépend essentiellement des conditions météo-marines dune part et des crues fluviatiles dautre part. Globalement, la côte est relativement stable sauf dans le secteur de Chan May où lengraissement se poursuit avec une vitesse actuelle (1952 - 2004), comparable à celle obtenue en analysant lévolution du littoral pendant lHolocène. Les glissements de terrain sont étudiés en analysant 8 facteurs : Pente, Précipitation, Occupation du sol, Altération, Lithologie, Pendage, Faille et Proximité de la route. Une région clé est étudiée en détail pour pondérer les facteurs et leurs classes. Ces facteurs constituent la base pour créer une carte de susceptibilité de glissements de terrain par lintégration des cartes de facteur pondérées. Les analyses montrent que le pendage des roches joue un rôle insignifiant pour les glissements, à cause de la forte altération du pays tropical humide. La zone de faible susceptibilité occupe la plaine littorale et la dépression des grandes vallées. Cest une accumulation des poids bas dans presque tous les facteurs. La zone de susceptibilité moyenne couvre environ deux tiers du territoire. Cest la région de montagnes et de collines. La zone de haute susceptibilité a une distribution limitée mais en ligne reflétant la forte influence de failles. En conclusion, la télédétection et le SIG sont des outils efficaces pour étudier les géorisques. Ils permettent dintégrer des images satellitaires, photos aériennes avec des données géologiques, géomorphologiques, géophysiques pour mieux interpréter les multigéorisques. La modélisation géodynamique et le SIG sont des outils efficaces pour prévoir les géorisques dans la région. Généralement la gestion des géorisques pourrait être réalisée, en principe, si on gère bien les facteurs qui les contrôlent et si on limite les activités humaines qui les provoquent. Les mesures dans cette gestion peuvent être réparties en trois domaines : Prévoir, surveiller et prédire les géorisques ; Aménager le territoire en tenant compte des géorisques ; et Gérer les activités humaines (lexploitation des forêts, des minerais, la construction des travaux civils, etc.). Pour chaque type de géorisque, il y a des mesures concrètes. Pour une bonne gestion des géorisques, il est important de sensibiliser les autorités, les décideurs à ces mesures et dintroduire dans les administrations, la télédétection et les SIG.

Dans une première partie, ce mémoire présente l'analyse de l'étalement latéral d'octobre 1988 à Brownsburg-Chatham. Québec. La rupture s'est développée dans un dépôt argileux de la mer de Champlain faiblement surconsolidé (OCR entre 1.1 et 1.4) ayant une résistance au cisaillement non drainé plus faible que 30 kPa, et des indices de liquidité variant entre 1.4 et 2.4. La présence de forts gradients hydrauliques en pied de talus a possiblement contribué au développement d'une instabilité à cet endroit. Dans la seconde partie du mémoire, la caractérisation géotechnique et géomorphologique de la vallée a permis de mettre en évidence que la distribution des coulées argileuses observées le long de la vallée à Brownsburg-Chatham est clairement contrôlée par la salinité de l'eau interstitielle du sol et la hauteur des talus. Les analyses réalisées n'ont pas permis d'identifier le ou les facteurs pouvant expliquer le développement des étalements latéraux. Toutefois, il semble que ce type de mouvement requiert des caractéristiques du sol assez semblables à celles nécessaires au développement de coulées argileuses.

Ce mémoire décrit, en premier lieu, l’analyse géotechnique et géomorphologique du glissement de 1971 à Casselman, Ontario. Les caractéristiques morphologiques identifiées à l’intérieur de la cicatrice confirment qu’il s’agit d’un étalement. Le sol impliqué est une argile sensible de la mer de Champlain, normalement à légèrement surconsolidée (OCR entre 1,0 et 1,2) dont les indices de liquidité varient entre 1,0 et 2,0. La résistance au cisaillement intacte mesurée au scissomètre de chantier varie entre 50 kPa et 87 kPa. L’argile adopte un comportement anti-écrouissage (perte de 40 % de la résistance en pic) lorsque soumise à des essais de cisaillement non-drainé. Une surface de rupture quasi-horizontale à deux niveaux principaux a été identifiée à partir des sondages au piézocône réalisés à l’intérieur de la cicatrice. Les coefficients de sécurité élevés obtenus à partir de méthodes à l’équilibre limite démontrent que la rétrogression ne peut être expliquée par des méthodes d’analyses conventionnelles. La deuxième partie du mémoire présente l’application numérique du principe de rupture progressive aux étalements de Casselman (1971) et de Saint-Luc-de-Vincennes (1986). Une étude paramétrique a été réalisée afin d’évaluer l’influence de la fragilité du comportement après la résistance en pic du sol, reliée dans l’étude à une épaisseur de bande de cisaillement, ainsi que de la résistance à grande déformation, sur l’initiation et la rétrogression résultant du processus de rupture progressive. Les résultats démontrent que la résistance à grande déformation a très peu d’influence sur l’initiation du processus de rupture progressive, qui est principalement influencé par la fragilité du comportement du sol. Il a aussi été observé que la rétrogression était majoritairement influencée par la résistance à grande déformation. / This M.Sc. thesis presents, in the first part, the geotechnical and geomorphological analysis of the 1971 landslide in Casselman, Ontario. The geomorphological characteristics identified inside the landslide scar confirmed it was a spread. The soil involved is a sensitive clay from the Champlain Sea, normally to slightly overconsolidated (OCR from 1.0 to 1.2) with liquidity index ranging from 1.0 to 2.0. The intact shear strength measured with the vane shear test range from 50 kPa to 87 kPa. The clay exhibits a strain-softening behaviour (a loss of about 40 % of its peak shear strength) during undrained shear tests. A quasi-horizontal failure surface with two main levels was identified by mean of the piezocone tests done inside the scar. The High safety factors obtained by the stability analysis performed with limit equilibrium methods show that the retrogression cannot be explained by conventional analysis methods. In the second part of this thesis, the numerical application of progressive failure was applies to the Casselman (1971) case and the Saint-Luc-de-Vincennes (1986) case. A parametric study was realized in order to assess the influence of the post-peak behaviour brittleness of the soil, related in this study to a shear band thickness, and the large deformation strength on the initiation and the retrogression of progressive failure process. The 1971 and 1986 cases were analysed with the finite element program BIFURC. The results demonstrated that the large deformation strength has a very low effect on the initiation of progressive failure process, and the initiation of the failure is mostly influenced by the brittleness behaviour of the soil. It was also observed that the retrogression of the failure is mostly controlled by the large deformation strength.

Le glissement de terrain de Saint-Luc-de-Vincennes est survenu en plusieurs évènements entre le 22 octobre et le 9 novembre 2016. La description de ces évènements repose essentiellement sur le témoignage du propriétaire du terrain. Selon ses observations, le 22 octobre, un premier glissement rotationnel, impliquant le pied du talus, est survenu. Quelques jours plus tard, un plus grand glissement aurait impliqué toute la pente en atteignant la crête du talus. Ce glissement aurait initié la première coulée argileuse survenu le 7 novembre et aurait donné la forme du goulot de bouteille caractéristique des coulées argileuses. Le 9 novembre, une deuxième coulée est survenue, suivie très rapidement d'un étalement. L'objectif de cette étude est de présenter une méthodologie permettant la modélisation temporelle des conditions ayant menées à l'initiation des coulées argileuses. Dans cette perspective, des essais œdométriques avec des calculs de perméabilité et de coefficient de consolidation (cv) ont été réalisés afin de caractériser le comportement mécanique et les propriétés de l'argiles sensibles de Saint-Luc-de-Vincennes. L'ensemble de ces paramètres ont servi à effectuer la modélisation numérique par le couplage de SLOPE/W et SIGMA/W de la suite GeoStudio du déchargement des débris du glissement du 22 octobre et du deuxième glissement survenu quelques jours plus tard et qui aurait initié la première coulée du 7 novembre. Enfin, une étude paramétrique s'attardant sur l'effet des propriétés du sol et de la géométrie de la pente a permis d'analyser l'évolution du coefficient de sécurité de l'escarpement arrière en fonction du temps suite au déchargement des débris causés par les deux premiers glissements. L'ensemble des résultats donne un bon aperçu de la complexité d'inclure le temps dans les analyses de stabilité permettant de reproduire les conditions ayant menées à la première coulée du 7 novembre 2016. / The Saint-Luc-de-Vincennes landslide occurred in several events between October 22 and November 9, 2016. The description of these events is based primarily on the testimony of the property owner. According to his observations, on October 22, a first rotational slide, involving the toe of the slope, occurred. A few days later, a larger slide would have involved the entire slope by reaching the crest of the slope. It seem that this slide could have initiated the first sensitive clay flowslide that occurred on November 7 and would have given the shape of the bottleneck characteristic of clay flows. On November 9, a second flow occurred, followed very quickly by a spread. The objective of this study is to present a methodology allowing the temporal modeling of the conditions that led to the initiation of clay flows. In this perspective, odometer tests with permeability and consolidation coefficient (cv) calculations were performed in order to characterize the mechanical behavior and the properties of sensitive clays at Saint-Luc-de-Vincennes. All of these parameters were used to carry out numerical modelling, by coupling SLOPE/W and SIGMA/W from the GeoStudio suite, of the discharge of debris from the October 22 landslide and the second landslide that occurred a few days later and which would have initiated the first flow on November 7. Finally, a parametric study focusing on the effect of soil properties and slope geometry was used to analyze the evolution of the safety factor of the back scarp as a function of time following the unloading of debris caused by the first two slides. The overall results provide a good overview of the complexity of including time in stability analyses to reproduce the conditions that led to the first landslide on November 7, 2016.

Cette thèse a pour but de présenter la méthode thermique et ses applications pour les reconnaissances hydrogéologiques des glissements de terrains. Elle comprend deux parties. La première partie est consacrée aux généralités sur la méthode thermique et comprend trois chapitres. Le chapitre l concerne l'étude de la température du sol; nous avons étudié les différentes sources de l'énergie parvenant aux couches superficielles : les ondes thermiques, la propagation de la chaleur dans le sol, les variations journalières de température, les variations annuelles, etc. Enfin, nous avons donné des renseignements sur les dif- -férents facteurs ayant une influence sur la température des couches superficielles. Dans le chapitre II, après une brève étude sur le rôle de l ' eau dans les glissements de terrain, nous avons étudié l'existence des chenaux sous les zones glissées, puis nous avons étudié l'application de la méthode des traceurs pour connaître ces chenaux. Enfin, nous avons étudié la méthode thermique, son application sur le terrain, les périodes favorables au travail, les corrections nécessaires sur les mesures et la présentation des résultats. Le chapitre I I I est consacré à l'étude des champs thermiques. Après avoir donné les généralités sur le champ thermique, nous avons étudié la distribution de la température autour d ' un chenal de forme cylindrique et d'un chenal en forme de plaque et nous avons indiqué des méthodes d' interprétation quantitative. Dans la deuxième partie, nous avons donné 6 exemples de l 'application de la méthode thermique. Dans ces exemples cette méthode est appliquée conjointement avec les méthodes de résistivité et sismique. Ces exemples montrent donc l'application des trois méthodes géophysiques pour la reconnaissance des mouvements de terrains.