Les phénomènes d’instabilité générés par les séismes dans les pentes représentent un risque naturel majeur à l’échelle mondiale. Ce risque a, de plus, tendance à croître du fait d’une urbanisation croissante dans des zones à fort aléa, comme en témoignent de nombreux évènements catastrophique à travers le passé. Pour garantir la sécurité des personnes et des biens face à ce type d’aléa, il faut améliorer les prédictions des déplacements générés par les séismes dans les pentes.Les premiers travaux scientifiques visant à corréler les caractéristiques des instabilités dans les pentes aux paramètres sismiques sont de nature empirique et remontent aux années 1980. Ces méthodes ne permettent pas d’expliquer tous les mouvements de terrain observés à travers le monde, notamment lorsque les effets de site modifient sensiblement la distribution des mouvements dans les pentes et génèrent des déplacements plus grands ou plus petits que ceux prédits par les lois empiriques qui négligent les effets de site.La première partie de cette thèse présente une nouvelle base de données mondiale de 277 glissements de terrain d’origine sismique ou non. L’analyse statistique conduite sur les données de cette base a montré que la forme géométrique moyenne des glissements de terrain reste stable lorsque le volume des instabilités augmente.La deuxième partie de la thèse est dédiée à l’analyse de la stabilité du glissement de terrain de Diezma (Espagne) au moyen de trois méthodes : la Méthode de NEWMARK (1965) basée sur le principe de l’équilibre limite en 2D qui suppose des conditions elasto-parfaitement-plastiques ; l’analyse par différences finies dans le domaine temporel avec le code FLAC en 2D et en 3D qui suppose des conditions visco-elasto-parfaitement-plastiques ; et l’analyse par recombinaison modale dans le domaine fréquentiel avec le code CESAR-LCPC en 2D et en 3D qui suppose des conditions visco-élastiques.Situé dans une région sismiquement active, le glissement de terrain de Diezma est susceptible d’être affecté par des séismes. Une analyse des déplacements induits dans ce versant par onze signaux sismiques différents a été menée dans l’objectif d’établir des corrélations entre les paramètres macro-sismiques des scenarios sismiques appliqués et les déformations calculées par les trois méthodes.Les résultats montrent des différences marquées à la fois qualitatives et quantitatives. Les conclusions principales sont : (a) Les déplacements obtenus par les trois méthodes ont des ordres de grandeur différents et peuvent donc conduire à une surestimation ou à une sous-estimation des déplacements ; (b) Les deux méthodes numériques montrent que les déplacements sont fortement conditionnés par la géométrie des modèles ; seule la méthode par différences finies fait apparaître une réponse en termes de déplacements qui dépend du scénario sismique considéré; (c) Les résultats des simulations2D et 3D ne sont pas comparables ; des analyses complémentaires doivent encore être menées pour guider l’utilisateur dans le choix de la méthode la plus appropriée; (d) La Méthode de NEWMARK (1965), dont l’utilisation reste très répandue de nos jours, est tout à fait appropriée à l’étude de cas simples mais elle peut se révéler inexacte lorsque la structure géologique / topographique du versant conduit à un fort effet de site car ce dernier n’est pas pris en compte par cette méthode / Seismically induced slope deformation is a worldwide common phenomenon that poses an increasing and considerable threat to fast expanding urbanization, and a great number of catastrophic events throughout the past attest thereof. For this reason, displacement predictions allowing for proper slope surveillance became a major concern.Early attempts to relate slope failures to seismic parameters are of empirical nature and date back to the 1980s. Although having proven stable, these relations are frequently disturbed by site effects causing outliers in terms of smaller or greater displacements than expected.The first part of this thesis presents a newly build chronological database of 277 globally distributed seismically and non-seismically induced landslides. A comprehensive statistical analysis was conducted on the data of this database with the main result that – statistically seen – the average geometrical shapes of landslides differ only proportionally.The second part of the thesis is dedicated to a comparative slope stability analysis of the Diezma Landslide (Spain) by means of three methods: the limit-equilibrium based NEWMARK-Method (1965) in 2D under elasto-perfectly-plastic conditions; finite-difference analysis in the time domain with the code FLAC in 2D and 3D under visco-elasto-perfectly-plastic conditions; and modal recombination analysis in the frequency domain with the finite-element code CESAR-LCPC in 2D and 3D under visco-elastic conditions.Located in a seismically active region, the Diezma Landslide is likely to be affected by earthquakes and was therefore considered as a suitable model case. A broad analysis of expected displacements was conducted using eleven strong-motion seismic scenarios. Moreover, the thesis searches for potential relations between macro-seismic parameters of the applied earthquake scenarios and the predicted deformations obtained from the three methods.It appeared that – due to the functionality of the methods – results differ quantitatively as well as qualitatively, and so does their suitability. Major findings are: (a) Results from the three methods are of different orders of magnitude and, thus, can easily lead to over- or under-estimations of displacements; (b) Both numerical methods reveal a strong influence of the model-geometry on the predicted displacements, whereas a scenario-dependent slope behavior manifested itself only within the finite difference analysis; (c) The switch from 2D to 3D does not necessarily result in a similar performance in each dimension and results must be critically judged before further use; (d) The NEWMARK-Method (1965) has proven itself once more to be appropriate for first slope assessments but not for sophisticated evaluations of ground response to seismic shaking

RÉSUMÉ Les routes sont normalement pourvues de systèmes de drainage dimensionnés et exécutés conformément aux règles de l’art en vue d’évacuer, le plus rapidement possible de l’emprise de la route, les eaux des précipitations à considérer sur la base des périodes de retour prises en compte. Toutefois, il subsiste souvent des écoulements d’eau indésirables au niveau des talus et parfois dans les accotements et/ou les surfaces de roulement non imperméabilisées. Une succession de pluies entraîne des infiltrations d’eau qui varient notamment en fonction des conditions climatiques et suivant la texture et la structure du sol. De telles infiltrations ont pour conséquence la réduction des coefficients de sécurité des talus. Bien qu’il existe plusieurs publications scientifiques traitant de pluies qui ont conduit à des glissements de terrain (Lim et al. 1996 ; Cho et al. 2001 ; Kim et al. 2004 ; Xue et al. 2007 ; Gavin et al. 2008), les incidences des infiltrations résultant de pluies successives sur le comportement des couches superficielles des sols non saturés ne sont généralement pas prises en compte. Les modèles permettant le calcul de la stabilité de talus des massifs de sols non saturés exigent beaucoup de paramètres parfois difficiles à évaluer et se rapportent ordinairement aux cas d’instabilité provoqués par une remontée du niveau piézométrique des nappes phréatiques. Sur la base des essais réalisés en laboratoire, une méthodologie adaptée permettant d’évaluer la variation spatio-temporelle de la teneur en eau du sol en fonction d’une suite de pluies a été développée. Cette méthodologie facilite la prise en compte des effets cumulés des taux d’infiltration associés aux évènements pluvieux et permet d’en déduire le profil de succion ainsi que celui de la cohésion apparente à utiliser en vue de calculer, pour une inclinaison β du talus, l’intervalle de variation du coefficient de sécurité Fs. La méthodologie développée présente un intérêt particulier dans le cas de budgets et infrastructures limités. ABSTRACT Roads are normally equipped with drainage systems sized and implemented in accordance with the rules of art to evacuate as quickly as possible to the right of way, water precipitation to be considered on the basis of return periods taken into account. However, there are often water flows at the slope side and sometimes in the shoulders and / or running surfaces that are not waterproof. A succession of rain causes a certain amount of water infiltration, which varies according to climatic conditions and depending on the soil texture and structure. Such infiltrations have resulted in reduced safety factor of slopes. Although there are several scientific publications on rainfall leading to landslides (Lim et al. 1996; Cho et al. 2001, Kim et al. 2004; Xue et al. 2007; Gavin and al. 2008), impacts resulting from infiltration of successive rains on the behavior of surface layers of unsaturated soils are usually not taken into account. Models for calculating the slope stability of unsaturated soils require many parameters that can be, in certain circumstances, difficult to assess and refer generally to cases of instability caused by a rise in groundwater level. Based on laboratory tests, a suitable methodology for assessing the spatial and temporal variation of soil water content induced by a set of rains has been developed. This methodology facilitates the inclusion of the cumulative effects of the infiltration rates associated with rain events and infers from them the profile of suction and that of the apparent cohesion to be used to calculate, for a slope angle β, the range of variation of the safety factor Fs. This methodology is particularly relevant in the case of limited budgets and infrastructures.

Dans cette thèse, des simulations numériques ont d'abord été effectuées avec le logiciel FLAC (Itasca) sur un modèle de pente élastique linéaire homogène pour caractériser l'amplification de l'accélération le long de la surface située le long et à l’arrière de la crête d'une pente, et évaluer ainsi l'effet de la topographie sur l'amplification de l'accélération. L'interaction entre la fréquence du signal sismique appliqué à la base du modèle et l'angle et la hauteur de la pente a été particulièrement étudiée. Il a été constaté que le facteur d’amplification de l’accélération varie de manière significative avec l’angle de et la hauteur de la pente, la fréquence et la durée (nombre de cycle) du signal. De plus, l'amplification du mouvement du sol due à la topographie de la pente est influencée de manière significative par l'effet de couplage complexe entre les ondes incidentes et les ondes réfléchies sur la topographie, et qu’elle est fortement contrôlée par le rapport entre la longueur d'onde du signal incident et la hauteur de la pente.Les simulations numériques sont basées sur une étude géotechnique et une modélisation géomécanique nécessitant de valider les résultats par des comparaisons entre les résultats de modélisations et les données provenant des observations sur le terrain. L’analyse des domaines de fréquence, telle que la densité spectrale et la réponse en fréquence, est un moyen performant pour comprendre les caractéristiques des processus et les divers phénomènes qui ne peuvent pas être expliqués dans le domaine temporel. À cette fin, une étude de la crête du parc Xishan à Zigong au Sichuan en Chine a été réalisée. Les amplifications du site associées au mouvement du sol produit par le séisme de Wenchuan en 2008 ont été évaluées à l'aide de la technique du rapport spectral standard (SSR) et de la méthode d'accélération quadratique moyenne (arms) dans le domaine temporel. Une analyse numérique à 2D utilisant la méthode des différences finies au moyen du logiciel FLAC (Itasca) a été ensuite mise en œuvre et les résultats ont été comparés aux mesures de terrain. Les pics “simulés” des amplifications spectrales sont toujours inférieurs à ceux dérivés des enregistrements de terrain. L'effet d'atténuation important sur le mouvement d'entrée pour les hautes fréquences met en évidence le fait qu'un rapport d'amortissement du signal ne représente pas correctement la dissipation d'énergie dans les simulations numériques. Des amplifications significatives se sont produites à des fréquences élevées (> 10 Hz) et sont considérées comme résultant de conditions locales spécifiques telles que la fracturation des roches et les marches de faîtage; ils ne se produisent donc pas nécessairement au sommet de la colline.Enfin, des études paramétriques ont été réalisées avec des modèles élastiques en termes de diverses géométries de pente 2D et de couches géologiques de subsurface pour caractériser les amplifications du mouvement du sol. L’analyse paramétrique a pour but de comprendre le rôle joué par ces couches de surface, l’angle de la pente et la hauteur de la pente sur l’amplification du mouvement du sol,et donc d’évaluer si l’amplification du site peut être responsable du déclenchement du glissement de terrain. Ensuite, l'analyse dynamique sur des modèles de pente pour différentes magnitudes a été effectuée et une rupture de pente basée sur le déplacement a été créée pour évaluer la stabilité de la pente du site de Las Colinas au Salvador. Les résultats numériques ont clairement montré que les effets de site peuvent avoir induit d'importantes amplifications du mouvement du sol qui ont contribué à déclencher des glissements de terrain. / In this research work, numerical simulations using the finite difference FLAC software (Itasca) were first conducted with a homogeneous linear elastic slope model in order to characterize the acceleration amplification along the slope surface and behind the slope crest, and then to evaluate the topographic effect on the acceleration amplification. The interaction between the frequency of the seismic input motion applied at the base of the model with the slope angle and height has been deeply investigated. It was found that significant changes in the acceleration amplification factor result from variations in the slope angle and height as well as the signal frequency and duration. In addition, it has been shown that the ground motion amplification due to slope topography result from complex coupling effects between the input waves and the reflected waves on the topographic features and is highly controlled by the ratio between the wavelength of the input signal and the slope height.Numerical simulations are based on geotechnical investigations and geotechnical modeling, and it is necessary to validate the results through comparisons between modeling results and field observations. Frequency domain analysis such as spectral density and frequency response are an effective way to understand process characteristics and the various phenomena that cannot be explained in the time domain. For this purpose, a case study at Xishan Park ridge in Zigong in China has been studied. Site amplifications associated with the ground motion produced by the 2008 Wenchuan earthquake have been evaluated using the Standard Spectral Ratio (SSR) technique and root-mean-square acceleration (arms) method in time domain. 2D numerical analysis using finite difference method using the FLAC software (Itasca) has been then performed and results have been compared with monitoring data. The “simulated” peaks of the spectral amplifications are always lower than those derived from the field records. The strong attenuation of input motion at high frequencies highlights the shortcoming that a signal damping ratio does not adequately represent the energy dissipation in numerical simulations. Significant amplifications occurred at high frequencies (>10 Hz) and are considered to result from local specific conditions such as rock fracturing and ridge steps; thus they do not necessarily occur at the top of the hill. Finally, parametric studies were performed with elastic models in terms of various 2D slope geometries and geological layers to characterize the ground motion amplifications. The purpose of the parametric analysis is to understand the role of the geological layer, slope angle and slope height on the ground motion amplification, and thus to estimate if site amplifications could be responsible for the triggering of landslide. Then, the dynamic analysis on the slope model for different seismic magnitudes was performed and a slope failure based on displacement was created to evaluate the Las Colinas slope stability in Salvador. The numerical results clearly showed that site effects can have induced significant ground motion amplifications that contributed to trigger landslides.

Les sujets principaux de ce travail sont les suivants: Après un chapitre d'introduction consacré à un exposé sur l 'importance du phénomène, où l'on distinguera les problèmes posés par les mouvements de terrain naturels de ceux qui sont la conséquence de l'activité humaine, avec une mention particulière à l'aspect juridique des mouvements de terrain, la première partie s'intéressera à la description de tous les mouvements de terrain réels et de leurs différents aspects , de façon à aboutir à une classification fondée sur des critères d'observation et permettant de distinguer divers types de mouvement que l'on pourra étudier par des procédés distincts. Cette étude aboutit à la définition et à la description du glissement de terrain et est illustrée par l' exemple de M0NTAUD (Isère). Nous nous sommes ensuite préoccupés de l'estimation de la stabilité des pentes en passant en revue d'une part tous les facteurs qui interviennent sur cette stabilité, ainsi que l'état actuel des connaissances à propos de ces facteurs, et les moyens que l'on a pour les déterminer, et d'autre part les méthodes qui permettent l'estimation de cette stabilité. Nous avons par principe exclu toute recherche en direction de mét hodes très élaborées, donc théoriquement les plus précises, faisant appel à l ' informatique et cela pour plusieurs raisons : de telles méthodes existent actuellement et semblent donner de bons résultats; nous n 'étions pas en mesure d'effectuer de longs travaux sur ordinateur dans le cadre de ce travail ; enfin et surtout nous avons cherché une méthode qui soit d 'un emploi simple tant par ses bases mathématiques que par les moyens matériels qu'elle nécessite , afin de pouvoir être utilisée par le maximum de personnes. Un paragraphe est consacré au rappel de tous les facteurs régissant la stabilité des pentes: loi rhéologique et conditions aux limites . Nous envisageons ensuite les deux voies qui peuvent conduire à l'estimation de la stabilité des pentes: la voie descriptive tout d'abord qui fait appel à l'observation et au relevé de tous les renseignements offerts par chaque cas de stabilité ou d'instabilité (donc résolu par la nature) et qui peut conduire soit à une étude comparative des problèmes, faisant alors appel à l'expérience de l'observateur, soit à un traitement statistique, si le nombre d'observations est suffisant, permettant de définir l'influence relative des différents paramètres: une méthode est proposée, illustrée par l'exemple des glissements d'EN BRUNET (Savoie) ; cette voie descriptive, utilisable surtout par le naturaliste, peut apporter une aide notable à l'ingénieur placé devant de grands phénomènes naturels; l' étude théorique, au contraire, doit apporter au géologue un outil simple et efficace pour chiffrer la stabilité; après un passage en revue des différentes méthodes de calcul, nous avons retenu celles de FELLENIUS et de BISHOP simplifiée qui peuvent être utilisées par le calcul à la main; pour évaluer la validité de ces méthodes , nous les avons appliquées à un certain nombre de cas (pentes stables et instables) parfaitement décrits dans la littérature; ceci nous a permis d ' établir que la méthode de FELLENIUS, affectée d'un coefficient correcteur, donne des résultats très valables pour définir la limite de stabi lité d'une pente; nous avons donc défini, à partir de cette méthode qui est la plus simple d 'emploi, un coefficient probable FP , égal au coefficient de FELLENIUS FF, majoré de 0, 12 , et dont nous indiquons les limites de précision qui sont en accord avec la précision que l'on peut espérer des différents relevés et essais sur le terrain et en laboratoire. Un exemple d' uti isation "inverse " de la méthode est donné (glissement de SAINT JEAN DU BRUEL, Aveyron) qui consiste à chercher la va l e ur des paramètres mécaniques d'un terrain au moment de sa rupture (FP = 1) afin d'étudier l'évoluti on de la stabilité en fonction des diverses modifications des conditi ons du terrain . La dernière partie de ce travail est consacrée à l' étude de l'inf luence de l ' eau sur la stabilité , car ce sont le plus souvent des modifications des conditions hydrauliques d'un massif qui conduisent à sa rupture ; nous passons tout d ' abord en revue la modification de chaque paramètre régissant la stabilité à la suite de variations des conditions hydrauliques , afin de discuter l 'importance relative de leur influence sur la stabilité ; un court paragraphe est ensuite consacré au comportement de l'eau dans le sol en fonction de sa nature et de sa structure géologique, de façon à indiquer à quels problèmes hydrauliques peuvent conduire les différents types de sols ; enfin nous avons voulu chiffrer l 'influence de la position d 'une nappe , à l'intérieur d ' un talus, sur la stabilité de celui -ci : on a donc calculé la variation du coefficient de sécurité probable de ce talus en fonction de sa hauteur et de sa pente , de la position de la nappe , de la densité , de la cohésion et du frottement interne du sol supposé homogène ; cela conduit à un cahier d' abaques qui est présenté à la fin de cet ouvrage .

Dans ce travail on cherche à définir , par la modélisation numérique (logiciel FLAC), les causes à l'origine du déclenchement des mouvements de versant sous sollicitations dynamiques. Plus particulièrement, on s'intéresse aux corrélations entre la distribution des mouvements sismiques au sein des versants ( effet de site) et, le déclenchement et les caractéristiques des mouvements de versant. Les analyses paramétriques d'effets de site et de stabilité des pentes réalisées sur des modèles élémentaires ont montré que, lorsque l'accélération maximale du signal sismique incident est faible, les versants sont plus sensibles aux signaux ssismiques de contenu fréquentiel basse fréquence car ce type de signal sismique génère des amplifications fortes et pérennes sur un plus grand volume sous la crête des versants que les signaux sismiques plus haute fréquence.

La mesure des déplacements de surface liés â l'activité volcanique est une méthode très utilisée dans la surveillance et l'étude des volcans actifs. De nombreux modèles mécaniques ont été réalisés pour tenter de déduire la structure interne de ces données de déplacements, et notamment pour localiser les chambres magmatiques. Mais ils négligent tous le caractère fortement hétérogène et discontinu des édifices volcaniques. Un nouveau modèle permettant précisément l'étude des milieux hétérogènes et fracturés est utilisé. Son hypothèse de base est que l'édifice se comporte comme s'il était constitué d'un assemblage de blocs se déplaçant les uns par rapport aux autres. L'éruption très bien documentée du Mont St Helens (1980) sert de test pour cette méthode de blocs, en permettant de comparer déplacements calculés et déplacements mesurés. Quatre modèles bi-dimensionnels de ce volcan sont construits à partir d'une coupe géologique nord-sud. Chacun d'eux permet de tester l'effet d'un paramètre du modèle (géométrie, conditions aux limites, coefficient de frottement entre blocs, chemin de sollicitation). L'intrusion d'un dôme de lave à l'intérieur du flanc nord est simulée par l'application d'une montée en pression incrémentale puis les modèles sont soumis à une accélération horizontale simulant un séisme. Les résultats de cette modélisation mettent en évidence la dépendance des modes de déformation et de rupture vis à vis du coefficient de frottement entre les blocs. On obtient un assez bon accord avec les observations pour la plus faible des deux valeurs de ce coefficient testées (O.S). La rupture du flanc nord en grand glissement de terrain se produit aussi bien sous la seule influence de la montée en pression que sous pression et séisme combinés. Mais le second type de chargement donne un meilleur accord des résultats avec la réalité, et confirme ainsi qu'un séisme était bien à l'origine de l'éruption. Enfin, on discute, à la lumière de ces résultats, de la possibilité d'appréhender les structures internes et les mouvements du magma, à partir des mesures de déplacements de surface.

Les catastrophes naturelles sont de plus en plus fréquentes et sont à l'origine de conséquences socio-économiques souvent graves et coûteuses. La prévision de ces risques, notamment en ce qui concerne les glissements de terrain, est dès lors indispensable. Dans cette problématique, la modélisation numérique doit être pertinente et prédictive. Actuellement, les glissements sous une faible pente (inférieure à 14°) voire très faible (inférieure à 8°), où la rupture est souvent de type diffuse, ne peuvent être expliqués ni par les méthodes empiriques classiques ni par l'analyse limite traditionnelle (théorie de plasticité). De nouvelles approches sont donc nécessaires pour rendre compte de ces mécanismes de glissement. La condition suffisante de stabilité de Hill (1958) basée sur le signe du travail du second ordre pourrait être un critère pertinent pour analyser ces modes de rupture diffus.<br /><br />Ce travail de thèse porte d'une part sur l'analyse et l'implémentation du critère de stabilité de Hill dans deux codes de calculs par éléments finis (LAGAMINE et PLAXIS) et d'autre part sur leur application, dans le cadre des modélisations numériques de problèmes aux limites non linéaires, aux glissements de terrain.<br /><br />L'étude du travail du second ordre, menée sur des modèles de comportement incrémentaux non linéaires, montre que certains sols exhibent de larges domaines potentiellement instables à l'intérieur strict du critère limite de plasticité. Ces analyses sont corroborées par les résultats expérimentaux.<br /><br />Nous montrons, dans ces travaux, par des approches analytique et numérique dans le cadre de la théorie de l'élasto-plasticité, que le critère de Hill est toujours vérifié avant la condition limite de plasticité (critère de Mohr-Coulomb) et le critère de localisation de déformation (critère de Rice).<br /><br />L'utilisation du critère de Hill nous permet d'analyser le glissement de la côtière de Trévoux après une période de fortes précipitations en 1983. Ces travaux de modélisations ont été menés dans le cadre d'un couplage hydromécanique en milieu non saturé.<br /><br />La même démarche a été menée pour l'analyse du glissement catastrophique du versant de Las Colinas (El Salvador) provoqué par un séisme en 2001. La définition du chargement considéré est basée sur une méthode de type pseudo-statique.

Sa construction achevée (prévue pour fin 2003), l'écluse à bateaux permanente du Barrage des Trois<br />Gorges mesurera environ 1 600 mètres de long, avec des pentes pouvant dépasser par endroits les 150<br />mètres de hauteur.<br />Afin de modéliser le comportement mécanique d'une section de cette imposante structure (le profil 17-<br />17'), une double étude a été réalisée et a permis, dans un premier temps, de déterminer les mécanismes<br />de rupture susceptibles d'affecter la stabilité des hautes pentes (DEGRÉS – calcul à l'équilibre limite)<br />puis, dans un second temps, d'évaluer la déformation des parois inclinées (FLAC – code aux différences<br />finies).<br />La complémentarité de ces deux méthodes numériques a contribué à une vision plus globale et bien plus<br />complète du comportement mécanique complexe du massif granitique au niveau du profil 17-17'.<br />Notamment, l'étude de stabilité préliminaire a permis une meilleure compréhension du rôle respectif<br />des grandes discontinuités et de la petite fracturation, des conditions de drainage hydraulique et du<br />facteur sismique dans les mécanismes de rupture potentiels détectés. Ces résultats ont été pris en<br />considération lors de la préparation des modèles numériques utilisés avec FLAC.<br />L'étude de déformabilité s'appuie sur une méthodologie structurée, caractérisée par une évolution<br />progressive des simulations numériques, depuis le modèle élastoplastique continu jusqu'au modèle<br />viscoélastoplastique discontinu avec renforcements mécaniques. La comparaison des résultats de calcul<br />avec une partie des données d'instrumentation – principalement les déplacements mesurés au niveau de<br />11 bornes topographiques installées sur les parois du profil 17-17' – a été l'élément essentiel permettant<br />de valider le passage d'un modèle numérique à l'autre.

Après la donnée de quelques définitions et éléments chiffrés sur le risque sismique, la première partie traite de la sismicité en France et des règles parasismiques en vigueur et se termine par une étude bibliographique sur les divers types de ruptures observés sur les ouvrages en terre pendant les séismes. La seconde partie présente les différentes méthodes d'analyse de stabilité des pentes et les diverses hypothèses menant au calcul du coefficient sismique. Le calcul du facteur de sécurité pseudostatique est réalisé avec des adaptations des méthodes de Taylor et des perturbations. Les abaques tracés permettent de déterminer le facteur de sécurité pseudostatique ou l'accélération critique d'un talus de caractéristiques données, alors que pour les barrages à noyau incliné on étudie l'influence de l'inclinaison du noyau sur la résistance aux séismes. Le calcul du déplacement permanent est abordé dans la dernière partie où, après une synthèse des méthodes présentées dans la littérature, on détaille le calcul du déplacement d'un talus homogène en rupture circulaire et d'un barrage à noyau incliné. Le comportement du sol est supposé rigide-plastique et le bloc en glissement est soumis à un accéléroramme équivalent déterminé en fonction de la magnitude, de la distance à l'épicentre et de la période prédominante de l'accélérogramme réel.

L'effet de la végétation locale, composée de Castanea sativa cultivé, sur la stabilité des pentes a été étudié sur un site d'essai au Mont Faito (Campanie, Italie). En Campanie, les sols pyroclastiques peu profonds sont sensibles aux glissements de terrain provoqués par les précipitations. Des périodes de pluies prolongées suivies de précipitations extrêmes à court terme déclenchent des glissements de terrain rapides et destructeurs au niveau des coupes routières et des escarpements pyroclastiques sur les falaises rocheuses dans les régions autour du volcan Vésuve.Des échantillons de sol pyroclastiques non perturbés contenant des racines de C. sativa matures ont été utilisés pour la caractérisation hydraulique par le biais d'un ensemble d'expériences en laboratoire. La perméabilité saturée, la réponse à l’évaporation et l’imbibition, la teneur en eau pour les fortes valeurs de succion et la biomasse sèche des racines ont été déterminées.La présence de racines a augmenté la perméabilité d'un ordre de grandeur dans les sols les plus superficiels (10-7 à 10-6 m s-1) et diminué la valeur d'entrée d'air des courbes de rétention (6 à 4 kPa). La variabilité de la perméabilité entre les couches de sol a été identifiée comme conditionnant l'écoulement de l'eau souterraine par rapport à la vitesse du mouvement du front de mouillage et à la génération de pressions positives de l'eau interstitielle dans le profil. L'étalonnage du modèle hystérétique pour caractériser les sols pyroclastiques naturels a fourni une méthode plus approximative de modélisation des réponses hydrauliques. Une bonne concordance entre le modèle et les observations a été obtenue.L’étude sur le terrain a permis de montrer que la distribution des racines de C. sativa est associée au régime des eaux souterraines. Les distributions spatiales et verticales de la densité et des traits des racines ont été quantifiées pour les racines de C. sativa prélevées dans des forages réalisés au Mont Faito. La succion minimale, la teneur minimale en eau et la pente minimale (indiquant un débit d'eau descendant) ont été surveillées tout au long de l'année et confrontées avec la distribution des racines et à la distribution spatiale des arbres. Une densité racinaire croissante était associée à des valeurs de succion plus faibles et à des gradients d'infiltration plus élevés, ce qui peut avoir une influence négative sur la stabilité de la pente.La modélisation du renforcement mécanique du sol par les racines des arbres a permis de comprendre l'importance des composantes hydrauliques et mécaniques sur la stabilité d'une pente. Les racines augmentent la résistance au cisaillement (jusqu'à 25,8 kPa) grâce à un renforcement mécanique et donc le facteur de sécurité de la pente augmente. L'examen du renforcement dû aux racines dans l'estimation du facteur de sécurité des surfaces de rupture potentielles a montré que la surface de rupture la plus faible a été trouvée à 2,2 m, où le renforcement dû aux racines était de 1,3 kPa, au lieu de 0,9 m sans le renforcement de 13,8 kPa. La surface de rupture la plus faible correspond aux surfaces de rupture observées lors de glissements de terrain antérieurs. Le site d'essai ne présentait pas les caractéristiques d'une zone de déclenchement d'un glissement de terrain. L'angle de pente des zones de déclenchement des glissements de terrain (35° à 45°) peut dépasser l'angle de frottement du sol (36,5° à 38,5°) et l'effet hydraulique ne serait pas suffisant pour garantir la stabilité de la pente pendant la saison humide (0 à 10 kPa). On estime que le renforcement dû aux racines peut maintenir les pentes jusqu'à un angle de 42°.On a donc constaté que la présence de racines d'arbres affectait la stabilité hydraulique et mécanique des couvertures de sol pyroclastiques. Ces conclusions peuvent être étendues aux autres zones de plantations de C. sativa. L'effet hydraulique de la végétation a été largement compensé par le renforcement mécanique dû aux racines / The effect of the local vegetation, composed of cultivated Castanea sativa, on slope stability was investigated on a test site in Mount Faito (Campania, Southern Italy). In Campania, shallow pyroclastic soil covers are susceptible to landslides triggered by rainfall. Prolonged rainfall periods followed by extreme short-term rainfall events trigger fast moving and highly destructive landslides in road cuts and pyroclastic scarps on rocky cliffs in the areas surrounding the Vesuvius volcano.Undisturbed pyroclastic soil samples containing roots of mature C. sativa were used for hydraulic characterization through an extensive set of laboratory experiments. Saturated permeability, evaporation and imbibition response, water content for high suction ranges, and the root dry biomass were determined.The presence of roots increased the hydraulic permeability by one order of magnitude in the most surficial soil (10-7 to 10-6 m s-1) and decreased the air-entry value of the water retention curves (6 to 4 kPa). The variability of soil permeability among soil layers was identified as conditioning of the groundwater flow with regard to the speed of the wetting front movement and generation of positive pore-water pressures within the soil profile. The calibration of hysteretic model to characterize natural pyroclastic soil provided a more approximate manner of modelling in situ hydraulic responses. A good agreement between the model and the field observations was obtained.Field monitoring was performed with the intent of showing that the distribution of roots of C. sativa is associated to the groundwater regime. The spatial and vertical distribution of root density and traits were quantified for C. sativa roots collected from several boreholes performed in Mount Faito. Minimum suction, minimum water content and minimum gradient (indicative of downward water flow), were monitored throughout the year and related to root distribution and spatial distribution of trees. An increasing root density was found to be associated to lower values of suction and higher gradients of infiltration, which can potentially have a negative influence of the slope stability.A modelling investigation on the mechanical reinforcement of soil by tree roots allowed us to understand the importance of hydraulic and mechanic components on the stability of a slope. Roots increase greatly the shear strength of soil (up to 25.8 kPa) through mechanical reinforcement and consequently, the safety factor of the slope increased significantly. Considering the root reinforcement in the estimation of potential failure surfaces safety factor showed that the weakest failure surface was found at 2.2 m, where the root reinforcement was 1.3 kPa, instead of 0.9 m without the root reinforcement of 13.8 kPa. The weakest failure surface found was in agreement with the failure surfaces observed from previous landslides. The test site did not present the characteristics of a landslide triggering area. The slope angle of the landslide triggering areas (35° to 45°) can easily exceed the soil friction angle (36.5° to 38.5°) and the hydraulic effect would not be enough to guarantee the stability of the slope during the wet season (0 to 10 kPa). However, the root reinforcement was estimated to be able to sustain the slopes until an angle of 42°.Therefore, the presence of tree roots was found to affect hydraulically and mechanically stability of pyroclastic soil covers. Such conclusions may be extended to the areas of Campania where C. sativa plantations are present. The hydraulic effect of vegetation was greatly compensated by the mechanical reinforcement of roots.