Les glissements de terrain et les glissements de boue, qui sont compris par le terme scientifique « gaspillage de masse », représentent certains des risques géologiques les plus importants de la Terre. Ils sont le mouvement en pente descendante de roches, de sols et de débris sous l'influence directe de la gravité. Bien que souvent déclenchés par des événements aigus comme des tremblements de terre ou des tempêtes de pluie intenses, la susceptibilité fondamentale d'un paysage est le produit de facteurs géographiques durables.

Les contrôles géographiques de la stabilité des pentes peuvent être classés en facteurs causaux (qui déterminent le stade) et en facteurs déclencheurs (qui déclenchent l'événement).La compréhension de cette interaction est essentielle pour la planification de l'utilisation des terres, l'atténuation des effets de l'ingénierie et le développement de systèmes d'alerte rapide.

Topographie et rôle de la morphologie du versant

La topographie est le facteur le plus visible qui influe sur la susceptibilité des glissements de terrain. La géométrie du paysage régit directement les forces motrices gravitationnelles agissant sur une masse potentielle de rupture.

Angle de pente et stress gravitationnel

L'angle d'une pente est le principal contrôle de la contrainte de cisaillement. À mesure que l'angle de pente augmente, la composante de gravité agissant parallèlement à la surface de la pente (la force motrice) augmente proportionnellement. La plupart des matériaux non consolidés, comme le sol et le colluvium, ont un angle naturel de repos, généralement entre 25 et 35 degrés. Les pentes plus raides que cet angle sont très sensibles aux glissements de terrain et aux flux de débris peu profonds.

Forme et courbure du versant

La forme tridimensionnelle d'une pente est un contrôle topographique critique. Les pentes peuvent être classées comme planes, concaves ou convexes dans les deux profils (pente descendante) et plans (pente transversale).

  • Pneus creux (pouleux) :[ Ces formes de terre concentrent naturellement le ruissellement de surface et le débit de la surface souterraine. Au fil du temps, elles accumulent des dépôts plus épais de coluvium et maintiennent des niveaux d'humidité plus élevés du sol.
  • Pneuscules convexes: Ces caractéristiques tendent à déverser de l'eau et sont généralement plus stables. Le schéma de drainage divergent empêche l'accumulation de pressions interstitielles élevées.
  • Pentes planaires: Bien que plus simples, leur stabilité dépend en grande partie d'autres facteurs comme la trempe des strates de roche souterraine sous-jacentes.

Le soulagement et le stress localisé

Le relief local, ou la différence d'altitude entre une crête de pente et le plancher de la vallée, influence l'échelle des glissements de terrain potentiels. Les paysages à haut déliement, comme ceux de l'Himalaya, des Andes et du Pacifique Nord-Ouest, permettent le développement de défaillances gravitationnelles à assise profonde impliquant des millions de mètres cubes de matériaux.

Géologie du substrat et mécanique du sol

La composition géologique d'une zone fournit les matières premières pour les glissements de terrain. La géologie du substrat rocheux et les caractéristiques du régolith ou du sol dominant déterminent la force et le comportement des matériaux formant des pentes.

Faiblesse lithologique

Les roches sédimentaires comme les schistes, les pierres de boue et les pierres de silt ont souvent une faible résistance au cisaillement et sont facilement transvasées dans des sols riches en argile. Les roches métamorphiques comme la phyllite et le schiste contiennent des plans de foliation qui peuvent agir comme des surfaces coulissantes. Les roches pyroclastiques et les tufs volcaniques sont notoirement instables, souvent en altérant les argiles faibles et étendues.

Géologie structurelle et discontinuités

La présence de discontinuités – défaillances, articulations, plans de literie et foliation – crée des plans de faiblesse dans une masse rocheuse. L'orientation de ces structures par rapport à la face de pente est primordiale. Une condition appelée « lumière du jour » se produit lorsqu'une discontinuité s'écoule de la face de pente à un angle inférieur à la pente elle-même. Cela crée un bloc de défaillance cinématique possible, entraînant souvent des défaillances planes ou des ruptures de coin.

Type de sol et propriétés techniques

Le comportement des sols est régi par leur distribution granulométrique, leur minéralogie et leur teneur en eau.

  • Sols colluviaux:[ Ces dépôts sont accumulés, transportés antérieurement, ils sont souvent lâches, mal compactés et très sensibles à l'échec en cas de pluie abondante.
  • Les argiles expansive (p. ex., la smectite):[ Ces argiles subissent des changements de volume significatifs avec le mouillage et le séchage.
  • Certaines argiles: Trouvées dans les régions glaciées du Canada et de la Scandinavie, ces argiles sensibles ont une structure en nid d'abeille qui s'effondre lorsqu'elles sont perturbées, provoquant ainsi la liquéfaction et l'écoulement du sol.

Déclencheurs climatiques et hydrologiques

L'eau est l'agent déclencheur le plus répandu et le plus fréquent des glissements de terrain. Elle ajoute du poids, lubrifie les surfaces de défaillance et, surtout, réduit le stress efficace qui retient les grains du sol ensemble.

Précipitations: Intensité par rapport à la durée

La relation entre l'intensité et la durée des précipitations est un facteur déterminant de l'initiation des glissements de terrain. Les tempêtes de courte durée (par exemple, orages convectifs ou cyclones tropicaux) ont tendance à déclencher des écoulements de débris peu profonds et rapides. Par contre, les précipitations de longue durée, d'intensité modérée (par exemple, les rivières atmosphériques ou les pluies de mousson) saturent des couches plus profondes du sol, accroissent la pression interstitielle sur une zone plus vaste et déclenchent des effondrements et des écoulements de terre profonds et plus lents.

Retraité rapide de fonte des neiges et de glace

Dans les régions montagneuses, le réchauffement rapide et les phénomènes de pluie sur neige peuvent faire fondre des neiges profondes en quelques jours. Cet afflux important d'eau se comporte hydrologiquement comme un phénomène de pluie extrême. De plus, le retrait continu des glaciers alpins dû au changement climatique expose les parois de vallées abruptes et glacialement surélevées et laisse derrière eux des dépôts moraines instables.

Pression d'eau souterraine et de pore

Le niveau de la nappe phréatique dans une pente est un contrôle primaire de la stabilité. Au fur et à mesure que la nappe phréatique augmente, la pression interstitielle augmente. Cette pression agit contre la contrainte normale qui maintient les particules ensemble, les écarte efficacement et réduit la résistance aux frottements du matériau. Les nappes phréatiques perchées, formées au-dessus de couches relativement imperméables comme les lentilles argileuses, sont une cause courante de défaillances du versant moyen.

Végétation et stabilisation écologique

La couverture terrestre joue un rôle complexe mais critique dans la stabilité des pentes, principalement par les effets mécaniques et hydrologiques de la végétation, en particulier les arbres et les arbustes.

Cohésion des racines et renforcement mécanique

Les réseaux de racines croisent les plans de rupture potentiels, ce qui fournit une source supplémentaire de cohésion apparente à la masse du sol. Cette cohésion des racines peut être un facteur dominant stabilisant les sols peu profonds sur les pentes abruptes. L'efficacité du renforcement des racines dépend des espèces, de la profondeur des racines et de la résistance des racines. Lorsque les forêts sont enlevées par l'exploitation forestière, le feu de forêt ou l'agriculture, cette cohésion se dégrade sur une période de 2 à 5 ans, car les racines pourrissent, ce qui entraîne une forte augmentation de la fréquence des glissements de terrain.

Modification hydrologique par végétation

La transpiration par les plantes à racines profondes extrait l'humidité du sol, abaissant la nappe phréatique et maintenant l'aspiration du sol. Cette succion, ou pression interstitielle négative, augmente significativement la résistance du sol. Cependant, la végétation ajoute aussi une charge supplémentaire à la pente et la charge du vent peut être transmise au sol. Malgré cela, l'effet net d'un couvert forestier sain et mature est extrêmement stabilisateur.

Facteurs anthropiques et changement d'affectation des terres

L'activité humaine est sans doute le facteur causal le plus significatif et le plus rapide dans le risque de glissement de terrain moderne.

Excavation, chargement et construction

La modification mécanique des pentes est l'influence humaine la plus directe. La coupe dans l'orteil d'une pente pour construire des routes, des chemins de fer ou des coussinets de construction élimine le support critique, une cause principale de défaillances liées à la construction. Inversement, placer du matériel de remplissage sur la pente supérieure ajoute du poids et augmente le stress de conduite.

Déboisement et agriculture

La conversion des forêts naturelles en terres agricoles, en particulier les cultures en rangées, la sylviculture de plantations ou le pâturage, réduit considérablement la cohésion des racines. Dans de nombreuses régions tropicales, le déplacement des cultures sur des pentes raides crée un cycle de repousse et de clairage qui maintient un état de faible résistance des racines.

Extraction minière et extraction des ressources

L'extraction à ciel ouvert et l'exploitation de carrières modifient fondamentalement le régime de stress. L'enlèvement du support des orteils crée des murs de fosses hautes et instables. Les décharges de stériles et les bassins de résidus sont des formes de terre artificielles construites avec des matériaux saturés et lâches qui sont fortement sujets à la défaillance. La catastrophe d'Aberfan en 1966 au Pays de Galles, où une pointe de déblais de collage a glissé sur une école, reste un rappel flagrant des conséquences de la modification non contrôlée des pentes anthropiques.

Déclencheurs tectoniques et sismiques

Les tremblements de terre sont l'un des plus puissants déclencheurs de glissements de terrain, capables de déstabiliser des chaînes de montagnes entières en quelques secondes.

Glissement de terrain induit par le tremblement de terre

Le séisme de Wenchuan en Chine (M 7.9) a déclenché plus de 56 000 glissements de terrain, causant des dizaines de milliers de morts et remodelant directement le paysage sur une superficie de 40 000 km2. La plus importante d'entre elles a été le glissement de terrain de Daguangbao, qui a déplacé plus d'un milliard de mètres cubes de roche. Le déclenchement sismique est le plus efficace dans les terrains escarpés sous-la terre par des roches faiblement fracturées.

Risques volcaniques (Lahars)

Les lahars, ou coulées de boue volcanique, sont un type spécifique de glissement de boue déclenché par la fonte rapide de la neige et de la glace lors d'une éruption ou par de fortes pluies tombant sur des cendres volcaniques fraîchement déposées (tephra). Ces flux peuvent parcourir des dizaines de kilomètres dans les vallées de rivière à grande vitesse, enterrer des communautés entières. L'éruption de Nevado del Ruiz en Colombie en 1985 a produit un lahar qui a détruit la ville d'Armero, tuant environ 25 000 personnes.

Géographie régionale et points chauds des glissements de terrain mondiaux

L'interaction des facteurs décrits ci-dessus crée des profils géographiques clairs de risque de glissement de terrain.

  • L'Arc de l'Himalaya: Cette région souffre d'un soulèvement tectonique extrême, d'un relief élevé, de pluies de mousson intenses et d'une retraite glaciaire rapide.
  • La côte du Pacifique (Ring of Fire):[ La haute sismicité, l'activité volcanique et les zones côtières escarpées (p. ex., Californie, Japon, Chili, Indonésie) créent un état de sensibilité constant, souvent déclenché par de fortes précipitations des cyclones tropicaux et des rivières atmosphériques.
  • Les Alpes européennes: Une forte densité de population et une infrastructure touristique envahissent des terrains escarpés et glacialement sculptés. La dégradation du pergélisol due au réchauffement augmente la fréquence des chutes de roches à des altitudes élevées.
  • Sud-ouest de la Chine (Sichuan & Yunnan): Similaire à l'Himalaya, avec des gorges de rivière incroyablement raides, des roches sédimentaires faibles, de fortes pluies de mousson et une haute sismicité.

Synthèse et conclusion

Les glissements de terrain et les glissements de boue sont le produit d'un système complexe de facteurs géographiques interagissants. Aucune variable – qu'il s'agisse d'une pente de 30 degrés, d'une formation de schiste faible ou d'une tempête de pluie – n'agit isolément. La stabilité est déterminée par l'équilibre dynamique entre la force matérielle et le stress gravitationnel, un point d'équilibre continuellement déplacé par la géologie, le climat, l'écologie et de plus en plus, l'activité humaine.

L'évaluation et l'atténuation efficaces des risques exigent une compréhension globale et multidisciplinaire de ces contrôles géographiques, qui sont appliqués par la cartographie régionale de la susceptibilité aux glissements de terrain, par des études géologiques techniques spécifiques à chaque site, par des systèmes d'alerte rapide en temps réel fondés sur des seuils de précipitations des I-D et par des règlements intelligents sur l'utilisation des terres.