De nombreuses incertitudes interviennent lors de l’évaluation de l’aléa de départ des éboulements rocheux. Ce mémoire se propose de les étudier, en suivant la typologie de Baecher & Christian (2005) qui identifie (1) l’incertitude de décision, (2) l’incertitude de connaissance et (3) l’incertitude aléatoire. L’incertitude de décision intervient au travers de l’évaluation de l’aléa par expertise. Nous avons mis au point une expérimentation visant à étudier l’influence du niveau d’expertise de la personne en charge de l’étude et de la méthode utilisée (qualitative et quantitative) sur l’évaluation de l’aléa. Nous avons montré que l’utilisation d’une méthode qualitative permet de guider la pensée et de réduire la dispersion des niveaux d’aléas finaux, ce qui n’est pas le cas d’une méthode quantitative. Nous montrons également que dans des cas spectaculaires, l’expérience de l’ingénieur lui permet de ne pas surévaluer l’aléa, et que pour des cas plus classiques, il n’y a pas d’influence du niveau d’expertise dès lors que la méthode est suffisamment détaillée. L’incertitude aléatoire se manifeste par la variabilité temporelle des éboulements rocheux. Un travail sur des bases de données a été entrepris. Il a permis de mettre en évidence une corrélation statistique entre les éboulements rocheux et certains facteurs météorologiques (pluies et températures). Une méthode évaluant la probabilité d’occurrence des éboulements en fonction de l’intensité des pluies ou la valeur des températures a alors été développée. Elle peut être considérée comme un outil d’aide à la décision dans la gestion du risque. Un travail sur ces bases de données a également permis de montrer l’existence d’une composante de bruit de fond aléatoire, ne montrant aucune corrélation statistique, caractérisée par le fait que le temps qui sépare deux chutes de blocs suit une loi de Poisson. L’incertitude de connaissance résulte d’un manque d’informations concernant, en particulier, les facteurs préparatoires. Afin de mieux appréhender ces incertitudes, des modèles numériques (éléments distincts - UDEC) de glissement d’un bloc sur un plan incliné, dépendants de la présence et de la proportion de ponts rocheux, ont été réalisés. Ils ont permis de montrer l’existence de deux phases dans la rupture, contrôlées par les reports des contraintes le long du joint entre le bloc et le plan, à mesure que de la rupture des ponts rocheux se propage. Cependant, ces deux phases ne se retrouvent pas dans l’étude des déplacements du bloc. Nous montrons également l’influence de la position des ponts rocheux sur la vitesse de propagation de la rupture en fonction de la pente. Ces travaux fournissent un outil opérationnel et des indications sur le processus d’évaluation de l’aléa qui pourraient aider l’ingénieur en charge d’une étude d’aléa à justifier et à affiner son estimation / The present dissertation proposes to study uncertainties in rockfall hazard assessment process, on the basis of the Baecher & Christian typology (2005), which identifies (1) decision uncertainties, (2) knowledge uncertainties, and (3) natural variability. Decision uncertainties are due to the subjectivity of experts’ assessment. An experiment has been realized in order to evaluate the influence of the expertise level, and the chosen method (qualitative or quantitative) on the rockfall hazard. The rockfall hazard levels obtained by the qualitative method are quite uniform while the quantitative method produces more disparate results. We have shown that, classically, the expertise level has no influence on the assessment if the method is precisely detailed. In the case of spectacular sites, experts do not overestimate the hazard. The natural variability is associated to the temporal variability of the rockfalls. We have studied the statistical correlation between meteorological and rockfall databases. We have developed a method that takes into account the probability of occurrence of the studied triggering factor (rainfalls and temperatures). This new approach is easy to use, and also helps to determine the conditional probability of rockfall according to a given meteorological factor. This approach will help to optimize risk management in studied areas based on their meteorological conditions. A work on these databases also has allowed the unpredictability of the rockfalls to be highlighted. Indeed, the delay between two rockfalls follows a Poisson distribution. Knowledge uncertainties may concern the preparatory factors. We have studied them with numerical models of a rock block sliding along a planar joint, depending on the proportion and position of rock bridges (distinct elements - UDEC). Two stages of the failure process have been highlighted; they have been controlled by the stress redistribution induced by the failure, and the propagation of the rock bridges. However, these two phases are not identified when studying block displacements. We also have shown the influence of the position of rock bridges on the propagation of failure. This research provides an operational tool, and guidelines on assessment process that may help engineers in charge of a rockfall risk analysis to justify and refine the obtained risk estimations

Massenbewegungen, Ausgleichs- und Verwitterungsprozesse sind geologisch-geomorphologisch natürliche Vorgänge in Gebirgen. Die stark zunehmenden Extremwetterereignisse einhergehend mit immer dichterer Besiedelung der Gebirgs- und Hangregionen verursachen bei Felsstürzen beträchtliche Schäden an Gebäuden und Infrastruktur und gefährden Menschenleben. Ziel von GeoRiS ist das Monitoring dieser Prozesse und Standsicherheitsentwicklung steinschlaggefährdeter Felshänge mittels hochauflösender, photogrammetrischer Messverfahren. Die Risiken sollen künftig auf der Grundlage einer präzisen, umfassenden aber vor allem objektiven und standardisierbaren Standortbegutachtung prognostizierbar sein, um anschließende Sicherungsmaßnahmen gezielt an Gefährdungsschwerpunkten einzusetzen. In den letzten Jahren haben sich neue Messverfahren und -methoden etabliert, deren Anwendungen mittlerweile in vielen Bereichen Einzug gehalten haben. Eines der Verfahren ist z.B. der Einsatz von UAVs / Drohen mit verschiedenen Sensoren an Bord. Nachfolgend möchten wir die möglichen aktuellen Auswertemethoden in der der Felserfassung vorstellen, einen Überblick über erreichbare Ergebnisse und Genauigkeiten geben sowie die methodischen Ansätze für die künftige gutachterliche Praxis vorstellen. Das Forschungs-, Technologie- und Innovationsprojekt „GeoRiS“ wird durch den Freistaat Thüringen und die Europäische Union gefördert. Die Ausführung verantwortet das Ingenieurbüro für Geotechnik Prof. Witt & Partner in Kooperation mit der TRIGIS GeoServices GmbH.

The study of flaked mammoth bone tools from the Late Pleistocene is a topic that has inspired great interest in the archaeological community for the last 40 years. The interpretation of evidence of culturally modified mammoth bone tools has varied widely across both time and space. At different times and in different places, flaked bone toolmaking has been interpreted across the geographic expanse of the North American continent, from Beringia to central Mexico, and through a vast timeframe, from 120,000 years ago, until as recently as 10,000 years ago. The study of these purported flaked bone tool assemblages has taken many forms, and has involved efforts to understand broken mammoth bone assemblages by drawing analogies to stone toolmaking strategies, by understanding the multitude of taphonomic processes that affect archaeological bone assemblages, and by attempting to differentiate the effects of natural and cultural processes. This thesis reports on a series of experiments designed to lend new actualistic evidence to the debate surrounding flaked bone toolmaking. These experiments include investigations into the effect of different environmental conditions on the degradation of bones, the flaking characteristics of both fresh and frozen bones, and the effect of rockfall as a taphonomic process on bones exposed to different real-world environments. These experiments, paired with a body of previous research, provide a basis in actualistic and taphonomic research that allows for the reassessment of archaeological and paleontological broken mammoth bone assemblages. This thesis includes the reassessment and detailed taphonomic analysis of four mammoth bone assemblages relevant to understanding cultural bone modification and the effect of non-cultural taphonomic processes. New interpretations of zooarchaeological assemblages from Lange/Ferguson (South Dakota, USA), Owl Cave (Idaho, USA), Inglewood (Maryland, USA), and Kent’s Cavern (Devon, UK) reveal new data that revise the understanding of the nature of these assemblages, and the effect of both natural and cultural bone fracturing agencies.

L’impact de la perte racinaire sur l’ancrage d’Eugenia grandis Wight et de Pinus pinaster Ait ainsi que la capacité de trois différentes espèces d’arbres (Fagus sylvatica L, Abies alba Mill et Picea abies L) à résister au déracinement ou à la rupture sous l’effet d’un éboulement en pente raide ont été étudiés au moyen de tests de treuillage et le creusement de tranchées (tree winching and trenching tests) et les résultats ont été corrélés avec la structure du système racinaire. Aucune différence n’a été observée entre TMcrit et la distance de creusement de tranchée sur E. grandis. Les résultats obtenus ont révélé qu’en termes de rigidité rotationnelle de l’ancrage des arbres (TARS) et de TMcrit, la stabilité mécanique n’a pas été significativement affectée par le creusement de tranchées en sol argilo-sableux en raison de la profondeur d’enracinement des racines pivotantes (« sinker roots ») qui se sont formées près du tronc et en raison de la taille de la plaque racinaire qui augmente la rigidité et constitue donc une composante importante de l’ancrage d’E. grandis. Toutefois, pour P. pinaster, la stabilité mécanique a été significativement affectée par le creusement de tranchée, probablement en raison de la coupe des racines latérales qui a considérablement altéré la taille de la plaque racinaire et, en conséquence, la somme des surfaces en section (CSA= cross-sectional area) de la plupart des racines latérales et d’un certain nombre de racines traçantes, ce qui constitue une des composantes essentielles de l’ancrage d’arbres P. pinaster adultes plantés en podzol sableux. Pour les espèces forestières de protection plantées en pente raide, les résultats obtenus ont révélé que les espèces d’arbre présentant un système racinaire profondément enfoui et fortement ramifié avec une grande proportion de racines obliques (par exemple, le hêtre et le sapin pectiné) seront mieux ancrées et auront une meilleure fonction anti-éboulement que epicéa commun qui possède un système racinaire superficiel et peu profond. Les connaissances apportées par cette étude peuvent être utilisées pour la sélection et la production d’arbres qui résistent aux risques naturels ainsi qu’aux risques provoqués par l’Homme. / The impact of root loss on tree anchorage on Eugenia grandis Wight and Pinus pinaster Ait and the ability of three different trees species (Fagus sylvatica L, Abies alba Mill and Picea abies L) to resist uprooting or breakage due to rockfall on steep slopes were investigated using tree winching and trenching tests and results correlated to root system architecture. No differences were found between TMcrit and trenching distance in E. grandis trees. The results showed that in terms of Tree Anchorage Rotational Stiffness (TARS) and TMcrit, mechanical stability was not significantly affected by trenching on sandy clay soil, due to rooting depth of the sinkers which occurred close to the trunk and root plate size which provide greater stiffness thus play a major component of anchorage in E. grandis. However, in P. pinaster, mechanical stability was significantly affected by trenching, possibly due to severing of lateral roots greatly altered the size of the root plate and subsequently root CSA of major lateral roots and number of sinkers, which are crucial components in anchorage of mature P. pinaster trees grown on sandy podzol soil. For protection forest species grown on steep slopes, the results showed that tree species with deep, highly branched root systems with a higher proportion of oblique roots (e.g. European beech and Silver fir) will be better anchored and provide better protective function against rockfall as compared to Norway spruce that possessed a superficial plate-like root system. The knowledge gained from this study can be utilized in selection and production of trees which are resistant to both man made or natural hazards.

Cette thèse présente un modèle générique d'écrans de filets pare-blocs sous sollicitations dynamiques de type impacts. Ces ouvrages pare-blocs sont décrits comme un assemblage abstrait de leurs principaux constituants. Le modèle développé permet ainsi de représenter la plupart des technologies existantes. Un code de calcul en C++ utilisant une Méthode aux Éléments Discrets est développé afin de réaliser les simulations numériques d'impacts. La description générique des ouvrages est mise en œuvre au niveau du code de calcul grâce à une structuration des données et une programmation orientée objet correspondantes. Le modèle générique est complété par deux modèles mécaniques de constituants. Dans un premier temps, un modèle mécanique de filet à anneaux à 4 contacts est développé. Ce modèle est calibré et validé par une campagne expérimentale réalisée sur des anneaux en acier utilisés dans les écrans de filets. Dans un second temps, un modèle général de câble glissant est développé pour modéliser le phénomène d'effet rideau. Ce modèle démontre de fortes capacités de description des phénomènes de glissement et de très bonnes performances de calcul. Enfin, des essais d'impact en vraie grandeur sur deux écrans de filets de technologies différentes sont utilisés afin de valider le modèle générique. Les simulations numériques de ces essais sur ouvrages réels mettent en évidence la pertinence du modèle développé. Les résultats numériques sont en très bon accord avec les expérimentations et le modèle présente des capacités prédictives pertinentes dans la perspective d'usage en ingénierie. Les déformations, les temps de chargement et l'intensité des efforts sont obtenus avec des erreurs inférieures à 10 %. Des simulations complexes d'impacts répétés sont réalisées pour la première fois et le comportement lors de l'impact et pendant la phase de retour élastique après impact est bien appréhendé par le modèle. / This thesis introduces a generic model of rockfall barriers under impact loading. The structures are described as an abstract assembly of their main components. The developed model thereby enables the consideration of most of the existing technologies. A C++ code based on the Discrete Element Method is developed in order to perform the numerical simulations of impacts. The generic description of the barriers is implemented at the code level using a corresponding data structure and object-oriented programming. The generic model is completed by the mechanical models of two components. First, a mechanical model of 4-contact interlaced ring nets is developed. An experimental campaign is carried out to calibrate and validate the model against steel wire rings used in rockfall restraining nets. Second, a general sliding cable model is developed to account for the curtain effect. This model demonstrates great capabilities in describing sliding phenomena and a low computational cost. Finally, full-scale impact tests performed on two barriers of different technologies are used to validate the generic model. Numerical simulations of the full-scale tests highlight the relevance of the developed model. Numerical results agree finely with experiments and the model exhibits compelling predictive capacities for engineering applications. Deformations, loading time and forces magnitude are all predicted within 10 % relative error. Complex and unprecedented simulations of repeated impacts are carried out and the model is able to reproduce the barrier behavior both during the impact phase and after springback.

[pt] Este trabalho tem como finalidade comparar e analisar diferentes modelos numéricos na análise do processo de queda de blocos com diferentes geometrias, para que seja possível determinar os riscos à infraestrutura e à população local que este evento pode causar. Foram utilizados o software RAMMS e o programa de modelagem PFC3D para simulação de queda de blocos. O primeiro foi desenvolvido pelo instituto suíço WSL, o software utiliza a dinâmica não suave (nonsmooth), não havendo penetração dos blocos com a superfície, e as leis de contato são feitas por restrições. O segundo utiliza o método dos elementos discretos através de dinâmica de contato suave. Na primeira parte do trabalho foram realizadas simulações de casos simples de queda de blocos para ambos os modelos, a fim de analisar o principal parâmetro do contato rocha-solo de cada programa com o alcance das rochas. O modelo de contato no programa PFC3D utilizado foi o método linear, e depois foi adicionada uma força de resistência ao rolamento para que o modelo conseguisse reproduzir o comportamento de solos mais macios. Os modelos foram simulados para casos reais, primeiro foram aplicados para uma encosta na BR116, onde um evento de deslizamento já tinha ocorrido. Foram realizadas simulações com os dois modelos na região, comparando-os e analisando com os vestígios deixados pelo evento. Outro caso estudado foi o de blocos susceptíveis ao deslizamento no bairro Glória, no município de Petrópolis. E por último, foram criados modelos para analisar o comportamento da vegetação em ambos os modelos. Com os resultados obtidos, conclui-se que o PFC3D consegue simular o processo de queda com melhor precisão através do auxílio da força de resistência ao rolamento. Para ambas simulações, o caso da BR116 e o do bairro Glória, os modelos apresentarem uma mesma tendência quanto a trajetória do bloco, mas melhorias na calibração do modelo linear com resistência ao rolamento precisam ser realizadas para que melhores resultados sejam obtidos. A presença de vegetação se mostrou como um mecanismo muito eficiente para perdas de energia no sistema, diminuindo significativamente a velocidade dos blocos. / [en] The aim of this work is to compare and analyze different numerical models on the rockfall process with different geometries, to determine the risks to the local infrastructure and population. It was used the software RAMMS and the modeling program PFC3D to simulate rockfall events. The first software was developed by the Swiss institute WSL, it uses the nonsmooth dynamics system, it is a dynamic behavior where there is no penetration between the rock and the surface and the contact laws are created by restrictions laws. And the second one uses the discrete element method applying the smooth dynamics system to simulate the event. On the first part of the work, numerical models were created on both models to simulate simple cases of rockfall events, to compare the main soil-rock parameter of both modeling program with the distance reached of the rocks. The contact model used on the PFC3D program was the linear method, and after the first simulations was added a rolling resistance force to the model reproduce soft. Both models were applied to real cases, the BR116 was the first case modeled, where some natural hazards have already happened. The results of the numerical simulations were compared and analyzed. It was also created a model to simulate the rockfall event of the Gloria neighborhood, in Petropolis; rocks that could fall were determined and simulations for those blocks were performed, the deposition area and the blocks trajectory of each model were examined. And finally, it was studied the vegetation effect of each model and its particularities. Through the results, it is possible to conclude that the PFC3D can simulate the rockfall process with better accuracy using the rolling resistance method. For both simulation, the BR116 and the Gloria neighborhood, the models showed the same tendency of the blocks trajectory, but it is necessary to improve the calibration of the rolling resistance coefficient. The existence of the vegetation revealed as a very effect lose energy mechanism on the system, decreasing significantly the velocity of the blocks.

Les sols sont utilisés dans différents dispositifs de protection contre les chutes de blocs rocheux : pour couvrir des structures exposées, telles que les tunnels ou les galeries, ou construire des merlons. Une campagne d’essais expérimentaux instrumentés a été menée pour compléter l’observation des phénomènes, en particulier pour mieux caractériser la distribution spatio-temporelle de pression induite à l’interface entre la couche de sol protectrice et la structure, dans différentes configurations d’impact. Plusieurs configurations d’impacts ont été considérées, caractérisées par l’épaisseur de sable (D), le diamètre équivalent du bloc rocheux (B, ou sa masse) et sa hauteur de chute libre (H). L’étude paramétrique expérimentale a comporté 43 essais, combinant systématiquement différentes valeurs de D, B et H de l’ordre de celles rencontrées en pratique. Suite au dépouillement des mesures, une expression de la pression induite à l’interface sol-structure pendant un impact au sommet de la couche de sol protectrice a été proposée. La démarche exposée pour établir, dans une configuration d’impact D, B et H, les valeurs des paramètres qui caractérisent les cinq grandeurs décrivant la distribution spatio-temporelle de pression induite à l’interface sol-structure, peut être appliquée à d’autres natures de sols ou densités de compactage. Par ailleurs, un modèle numérique tridimensionnel simple de calcul en déformations, en dynamique explicite, a été développé. Le comportement en déformations du sol a été représenté par un modèle élastoplastique, avec critère de rupture de Mohr-Coulomb et faible dilatance. Les calculs ont été réalisés avec le logiciel ABAQUS. Enfin, une méthode de dimensionnement des couches de sol en protection de structures a été proposée. Cette méthode comporte deux étapes : (1) Pour la configuration d’impact B, D, H considérée, utiliser l’expression développée dans cette étude pour définir la distribution spatio-temporelle de pression induite à l’interface sol-structure, puis (2) Calculer en dynamique la structure soumise à cette impulsion de pression. / An extensive experimental parametric study has been carried out to characterize how impact loads of low velocity (lower than 100 km/h) are transmitted to a structure through a protective sand layer. Different rock fall conditions have been considered, corresponding to actual conditions in current practice. The experimental program consisted of 43 full scale impact tests on a sand layer protecting a concrete foundation mat, combining three sand layer thicknesses (1, 1.5 and 2 m), impacting blocs of equivalent diameters in the range of 0.42 to 1.79 m and five free falling heights, up to 33 m. Based on the analysis of pressure cells measurements for the different rock fall conditions, the pressure induced at the interface between the protective sol layer and the structure by an impact was expressed in terms of impact conditions, defined by layer thickness (D), size of the impacting bloc (B) and height of free fall (H). Procedures to derive the model parameters from the tests are explained in detail. A numerical model was developed to simulate an impact on a structure protected by a soil layer based on a deformation analysis approach. The Finite Element code ABAQUS was used. The bloc, the soil and the structure were considered as different bodies, having contact conditions between them. The stress‐strain relationship in the soil was assumed to be elastoplastic. Friction angle and dilation angles were derived from laboratory tests on the sand. The elastic modulus was assumed constant, equal to usual values for compacted sands. An approach is proposed for the design of soil layers to protect structures from impacting loads due to rock falls.

Les éboulements rocheux de volume intermédiaire (103-105 m3) posent un problème sérieux dans les régions montagneuses en raison de leur fréquence d'occurrence relativement élevée et de leur fort pouvoir destructeur. En conséquence, il est difficile de mener des travaux de protection pour réduire l'aléa, ce qui souligne le besoin de techniques de suivi et d'alerte précoce avant la rupture. Après l'éboulement, peu d'informations quantitatives sont disponibles sur la phase de propagation en raison de la soudaineté du phénomène et de sa localisation dans des pentes raides et difficiles d'accès. Dans ce travail de thèse, une approche expérimentale est proposée pour extraire des informations à partir d'enregistrements de signaux sismiques durant les phases pré- et post-rupture d'éboulements.La première partie de ce travail vise à tester la pertinence des vibrations ambiantes pour le suivi temporel de la réponse dynamique de compartiments rocheux lors de la phase pré-rupture. Cette technique (couramment employée en génie civil pour le suivi de l'intégrité des structures) permet d'extraire les fréquences de résonance d'une structure, dont la décroissance peut traduire l'endommagement. Une étude antérieure menée sur une colonne calcaire instable a montré une décroissance d'environ 30% de la fréquence fondamentale de résonance (f1) environ deux semaines avant la rupture, interprétée comme une diminution de la rigidité du contact avec le massif stable adjacent. / Mid-size rockfalls (103-105 m3) represent a substantial hazard in mountainous areas, because of relative high rate of occurrence and destructive power. Consequently, few protection means can be applied, emphasizing the need for monitoring techniques and early warning prior to the collapse. After the rupture, quantitative information on the rockfall propagation phase is scarce, owing to their suddenness and location in steep and rugged slopes. In this thesis work, an experimental approach is proposed to derive valuable information from seismic records during rockfall pre-rupture and post-rupture phases. The first part of this work aims at testing the applicability of the ambient vibration technique to monitor unstable rock compartments dynamic response in the pre-rupture phase. This technique (commonly employed in civil engineering for structural health monitoring) reveals the resonant frequencies of a structure, a decrease in frequency revealing potential damage. A previous case study of an unstable limestone compartment brought to light a #30% decrease in fundamental resonant frequency (f1) two weeks before the collapse. Following this innovative work, we selected and instrumented four prone-to-fall medium-size rock compartments located in the Occidental Alps, showing various geological contexts (limestones, argillite and shale-sandstone series), deformation patterns and failure mechnisms. Ambient vibrations recorded on-site revealed caracteristic seismic noise features. Spectral peaks were observed and attributed to resonant frequencies of the rock compartments, the fundamental resonant frequency (f1) showing clear polarization parallel to the line of maximum slope gradient, and perpendicular to the main bounding fracture observed at most of the sites. Similar findings were made for an unstable rock compartment located in a volcanic caldera, characterized by rapid morphological changes and intense rockfall activity. The dynamic response of the rear fracture network was explored, showing that spectral content of seismic noise is controlled by the caldera structure in the 0.5-5 Hz range. The direction of vibration is polarized perpendicularly to the fractures, while vibration amplitudes are linked to compartment uncoupling from the rock massif. In this case, the physical origin of seismic noise amplification may be due to complex 2D or 3D resonance effects. For the four alpine sites, the fundamental frequency f1 was monitored over more than one year, showing fluctuations clearly correlated with temperature oscillations. The thermal control over f1 is highly complex, showing both positive and negative correlations, depending on site morphology and destructuration, as well as on the studied oscillations periods (daily or seasonal). No change in fundamental frequency resulting from damage was observed over this time span. One site, characterized by intense rock fracturing and a deep-open rear fracture, showed high f1 sensitivity to temperature changes. Thermo-mechanical numerical simulations revealed that both material contraction-dilation and thermal dependancy of the elastic modulus control f1 fluctuations. In addition, high amplitude seasonal f1 oscillations were explained by ice formation in the rear fracture. A criterion was developped to separate thermal-induced f1 fluctuations from damage effects, under the hypothesis that thermal sensitivity of a rock compartment increases towards failure. The second part of this work relates to the post-rupture phase of rockfalls. The seismic records generated by two mid-size rockfalls {one natural, one provoked{ that occured in the same place were analyzed, showing complex enveloppe and spectrogram features. Both events showed close magnitude, duration and spectral content. The seismic signals of the provoked event were calibrated using video shots, allowing estimation of fallen material velocity during the successive propagation phases.

Ce travail de thèse s'intéresse au comportement mécanique des merlons pare-blocs à technologie cellulaire. Ces ouvrages de génie civil sont construits en surélévation et placés sur la trajectoire potentielle des blocs rocheux, en amont des zones à protéger. Le caractère cellulaire est offert par l'utilisation de gabions (géocellule) alliant une enveloppe grillagée et un matériau de remplissage granulaire de type pierres concassées, mélange de sable et de déchiquetas de pneus ou encore ballast. L'absence de méthodes de dimensionnement relatives à ce type de structure a conduit à la création du projet de recherche ANR REMPARe alliant expérimentations et modélisations numériques multi-échelles. Dans le cadre de ce projet et dans la continuité des précédents travaux, deux dispositifs expérimentaux ont été développés, l'un permettant d'étudier le comportement d'une structure à échelle réduite constituée d'un assemblage de cellules, l'autre permettant d'étudier le comportement de merlons à échelle réelle. Il apparait que le comportement des structures est conditionné par les matériaux mis en œuvre et par les conditions aux limites. L'efficacité des structures est évaluée à travers leur capacité à dissiper l'énergie d'impact en concentrant les dégradations au parement et en réduisant les déformations et les contraintes transmises à la partie arrière. Les résultats des expérimentations fournissent une base données pour le calage et la validation de modèles numérique développés en parallèle. Le retour d'expérience permet d'élaborer des prescriptions pour la construction, le suivi et la maintenance de ces ouvrages. / This study focuses on the mechanical behavior of cellular rockfall protection structures. These engineering structures are constructed in elevation and placed on the potential trajectory of falling boulders, upslope areas to be protected. The cellular character is provided by the use of gabions (geocell) combining a mesh and different types of granular filling materials : crushed stones, mixture of sand and shredded tires or ballast. The lack of design methods for this type of structure has led to the creation of the research project ANR REMPARe, combining multi-scale experiments and numerical modeling. As part of this project and in the following of previous works, two experimental devices were developed, one to study the behavior of a small-scale structure consisting of an assembly of cells, the other to study the behavior of full-scale structures. It appears that the behavior of structures is conditioned by the materials used and the boundary conditions. The effectiveness of the structures is assessed through their ability to dissipate the impact energy by concentrating the damage in the front part and reducing the stresses and strains transmitted to the back part. The experimental results provide a database for calibration and validation of numerical models developed in parallel. The feedback allows to establish requirements for construction, monitoring and maintenance of these structures.

Rockfalls is a major problem around the world, if they occur in populated areas, they can cause major damage to infrastructure, injure or kill people. For this reason, it is important to be able to predict where the risk of rockfalls and how to prevent and protect populated areas from them. However, it is no easy task to predict rockfalls. Although if an area with potential area for rockfall is localized it may seem easy to construct protective meshing or bolting potential blocks down. But in many cases this is not easy to do due to practical issues or economic reasons, for example in rock cuts on older railways in Sweden. Fall heights from rock cuts like that are not particularly high but the risk of damage to the trains and infrastructure in the track area is high, however, it is unknown how extensive the damage may be. Trafikverket, the Swedish authority responsible for Sweden's roads and railways, has for some years investigated a new method for classifying and minimize the risk of rockfalls from rock cuts next to the railways. This study include aims to include the potential maximum distance of a block from the rockfall can travel to the existing method. This master's work is part of the investigation and will include full scale field test where the rockfalls are examined by filming them and then evaluate the “bounce coefficient”, coefficient of restitution, from the individual rockfalls using photogrammetric methods. During the field study, a geotechnical testing equipment, DCP test rig, to be evaluated for its ability of an easy way in the field to produce an estimated value on the coefficient of restitution. During the evaluation, two rockfall simulating software be used to investigate how well the results from them match the true blocks movements. / Stenras är ett stort problem runtom i världen, om de inträffar i bebyggda områden kan de leda till stora skador på infrastruktur, skador eller dödsfall. Av den anledningen är det viktigt att kunna förutse vart det finns risk för stenras och hur man kan förebygga dem och skydda bebyggda områden från dem. Dock är det ingen lätt uppgift att förutse stenras. Även om det finns ett potentiellt område för stenras kan det tyckas lätt att placera ut skyddsnät eller bulta fast potentiella block. Men i många fall är detta inte praktiskt, eller ekonomiskt, till exempel i bergsskärningar på äldre järnvägar i Sverige. Fallhöjderna här är inte speciellt höga men risken för skador på tåg och infrastruktur i spårområdet är hög, dock är det okänt hur omfattande skadorna kan bli. Trafikverket, den svenska myndigheten som ansvarar för Sveriges vägar och järnvägar, har under flera år utrett en ny metod för att klassificera och minimera riskerna för stenras från bergskärningar bredvid järnvägar. Denna utredning syftar bland annat till att till att väga in det potentiella maximalt avstånd ett block från stenras kan färdas i den befintliga modellen. Det här mastersarbetet är en del i den utredningen och kommer att innefatta ett fullskaligt fältförsök där stenras undersöks genom att de filmas och sedan utvärderas studskoefficienten, coefficient of restitution, från de enskilda rasen i stereo. Under fältstudien kommer en geoteknisk testutrustning, DCP test rigg, att utvärderas för sin förmåga att lätt i fält få fram ett uppskattat värde på studskoefficienten. Under utvärderingen kommer två stenrassimuleringsprogram att användas för att undersöka hur väl de stämmer med de verkliga blockens rörelser.