Bien que les facteurs déclencheurs, comme les fortes précipitations, les tremblements de terre et les éruptions volcaniques soient bien connus, la susceptibilité sous-jacente d'un paysage est largement déterminée par la topographie.Les facteurs topographiques – la forme, la raideur et les caractéristiques de la surface terrestre – régissent la distribution du stress gravitationnel, du débit d'eau et de la force matérielle.La compréhension de ces facteurs est essentielle pour l'évaluation des risques de glissements de terrain, l'aménagement du territoire et la conception de stratégies d'atténuation.

Gradient de la pente

Le gradient de pente, ou pente, est le contrôle topographique le plus direct sur l'initiation des glissements de terrain. La force motrice gravitationnelle agissant sur une pente augmente avec le sinus de l'angle, rendant les pentes plus raides par nature plus instables. Pour les matériaux sans cohésion comme le sable et le gravier, l'angle de repos varie généralement de 30 à 37 degrés; les pentes dépassant cette pente sont sujettes à la défaillance.

Les études montrent régulièrement que la majorité des glissements de terrain se produisent sur des pentes plus raides que 25 à 30 degrés. Par exemple, une analyse de 2020 réalisée par la Commission géologique des États-Unis a révélé que, dans la région côtière de l'Oregon, 70 % des glissements de terrain provenaient de pentes supérieures à 30 degrés. Cependant, les pentes très raides (plus de 45 degrés) peuvent en fait connaître moins de glissements de terrain parce qu'elles sont composées de solides roches ou qu'elles ont déjà déversé des matériaux instables.

Dans les pentes du sol, les seuils de gradient sont influencés par la pression de l'eau interstitielle : pendant les pluies intenses, l'eau réduit le stress effectif et des défaillances peuvent survenir sur des pentes plus douces (aussi basses que 15-20 degrés) si le sol est profond et saturé. Les pentes rocheuses, par contre, sont contrôlées par des orientations de discontinuité (joints, plans de litière) par rapport à la pente.

Élevé et secours

Les élévations plus élevées connaissent souvent des précipitations plus intenses, des cycles de gel-dégel et des fontes de neige, qui affaiblissent toutes les pentes. Dans les régions montagneuses, les glissements de terrain sont concentrés dans des bandes d'altitude où les précipitations sont augmentées d'un point de chute de terrain entre 1 500 et 3 500 mètres, par exemple en raison de précipitations élevées et de reliefs abrupts.

Le relief amplifie le potentiel énergétique gravitationnel. Les paysages à relief élevé ont des pentes plus longues et plus raides qui favorisent le ruissellement rapide et le ravin profond, qui sous-tache les orteils de pente et augmente le potentiel de défaillance.Mousslide 2017 en Sierra Leone qui a tué plus de 1 100 personnes se sont produites sur les pentes abruptes du mont Sugar Loaf, où un soulagement extrême combiné à la déforestation et à de fortes pluies a conduit à un échec catastrophique.

En outre, l'altitude influence la profondeur du sol et l'intensité des intempéries. À des altitudes plus élevées, l'altération mécanique (soudure de givre) produit des pentes de talus grossiers, tandis que l'altération chimique domine les altitudes plus basses, créant des sols épais riches en argile qui sont sujets à la chute. Les études dans les Andes montrent que les glissements de terrain peu profonds sont fréquents au-dessus de 3 000 mètres, tandis que les glissements de terrain profonds se produisent sous 2 000 mètres où s'accumule une régolith plus épaisse.

Eau de surface et drainage

Trois aspects topographiques clés influencent le drainage : le gradient de pente, la zone de contribution et la courbure planeforme. Les pentes profondes favorisent le ruissellement rapide, réduisent l'infiltration, mais aussi concentrent l'écoulement dans les creux et les canaux, augmentant la pression interstitielle localement. Les pentes de convex déversent l'eau, tandis que les pentes concaves la collecte, ce qui rend plus sujette à la saturation et à la défaillance.

La pression de l'eau interstitielle réduit le stress normal effectif dans le sol et la roche, suivant le principe de la contrainte efficace (ε' = ε – u). Lorsque l'eau remplit les espaces vides, la résistance au cisaillement diminue. Les dépressions topographiques, comme les scalps et les bassins à ordre zéro, agissent comme collecteurs d'eau naturels pendant les précipitations.Ces zones, souvent marquées par une courbure convergente des pentes, sont des sites privilégiés pour les flux de débris et les glissements de terrain peu profonds.

La densité de drainage élevée indique une évacuation efficace de l'eau, mais elle implique aussi une plus grande dissection et une sous-découpe de la pente.Dans de nombreuses régions, les glissements de terrain sont regroupés le long de cours d'eau de premier ordre et de deuxième ordre où l'érosion des berges et la pénétration des eaux souterraines sont concentrées. À l'aide des indices d'humidité topographique (IBT) dérivés des MDE, les chercheurs peuvent cartographier des zones d'accumulation d'humidité élevée.

Les routes agissent comme des surfaces imperméables qui concentrent le ruissellement sur les pentes, provoquant souvent des glissements de terrain sous les ponceaux et les berges. Une bonne conception du drainage, y compris l'installation de fossés, de drains français et de murs de retenue, est essentielle pour atténuer l'instabilité des pentes induite par l'eau.

Couverture végétative

Les systèmes racinaires renforcent le sol, accroissent la cohésion et la résistance à la traction. Le degré de stabilisation dépend de la profondeur, de la densité et des espèces des racines. Les arbres à racines profondes (p. ex. chênes) s'ancrent dans le substrat rocheux ou le sous-sol ferme, tandis que les racines fibreuses denses (p. ex. herbes) lient les couches de sol de surface.

La déforestation, que ce soit par l'exploitation forestière, par les feux de forêt ou par la conversion des terres pour l'agriculture, augmente considérablement le risque de glissement de terrain.Les données historiques de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO)[ montrent que la fréquence des glissements de terrain augmente de 5 à 10 fois dans les zones déboisées par rapport aux pentes forestières adjacentes.

La couverture végétale n'est pas toujours bénéfique, mais les grands arbres sur les pentes escarpées peuvent ajouter du poids supplémentaire et transmettre des forces éoliennes, ce qui peut déstabiliser la pente en cas de tempête. Dans certains contextes, l'élimination des espèces envahissantes et peu profondes (p. ex. le bambou sur les pentes argileuses) peut réduire les charges hydrologiques indésirables.

Les pentes exposées au sud de l'hémisphère Nord reçoivent plus de rayonnement solaire, ce qui entraîne des sols plus secs et une végétation plus clairsemée, ce qui peut accroître l'érosion et le risque de glissement de terrain comparativement aux pentes exposées au nord et à un couvert forestier plus dense. Les modèles de sensibilité aux glissements de terrain fondés sur le SIG intègrent souvent l'indice de végétation normalisé de différence (IVND) pour saisir l'effet protecteur de la végétation vivante.

Aspect de la pente

Dans les régions de latitude moyenne, les pentes orientées vers les pôles (au nord de l'hémisphère Nord) reçoivent moins de rayonnement solaire, restent plus froides et plus humides, et accumulent des sols plus profonds avec une plus grande teneur en eau. Ces conditions favorisent une plus grande érosion, des pressions interstitielles plus élevées et une plus grande fréquence de glissements de terrain. Inversement, les pentes orientées vers l'équateur (au sud de l'hémisphère Nord) sont plus sèches et peu végétales, mais peuvent connaître des rafales et des chutes de roches plus sèches en raison de l'expansion thermique.

Dans les Alpes européennes, les inventaires des glissements de terrain montrent un fort biais vers les pentes orientées nord et est, où la fonte des neiges et les pluies de printemps saturent les sols profonds. L'aspect est souvent utilisé comme variable catégorique dans les modèles statistiques de susceptibilité aux glissements de terrain, avec des pics distincts pour différents types de défaillance (p. ex., des glissements de conversion peu profonds sur les pentes orientées nord et des glissements de rotation profonds sur les pentes orientées sud).

Les falaises côtières sont un autre exemple : dans le sud de la Californie, les bouffées exposées aux tempêtes hivernales (du sud-sud-ouest) connaissent des taux plus élevés de recul et de glissements de terrain que les bouffées orientées nord. Les ingénieurs et les planificateurs devraient tenir compte de l'aspect de l'infrastructure de localisation, en particulier dans les régions où les microclimats sont différents.

Courbure de la pente

La courbure du profile décrit la forme de la surface du sol dans les deux directions du profil (pente descendante) et du planform (pente transversale). La courbure du profile affecte la convergence ou la divergence du débit d'eau : les profils concaves (où la pente s'aplatit en pente descendante) tendent à accumuler de l'eau et des sédiments, à augmenter la pression interstitielle et à augmenter la probabilité de défaillances saturées.

De nombreux inventaires de glissements de terrain confirment que les points d'initiation se regroupent dans des zones de courbure concave, souvent appelées -hollows ou -zero-order bassins. - Par exemple, une étude de 2006 dans Nature[ a démontré que 90 % des points d'initiation de flux de débris dans la chaîne côtière de l'Oregon se trouvaient dans des creux concaves.

La courbure du profil influence également la stabilité des pentes aménagées. Les pentes coupées qui sont construites avec une forme convexe (trop raide au sommet) peuvent avoir des contraintes de traction élevées qui conduisent à des fissures et à des défaillances. La conception géotechnique recommande souvent des profils concaves avec des sections inférieures plus douces pour améliorer le facteur de sécurité.

Profondeur et type du sol (lithologie)

La profondeur et le type de sol et de roche usée sur une pente sont influencés par le matériau parent, le climat et la topographie. Les sols colluviaux épais s'accumulent sur les pentes inférieures et dans les creux, fournissant un réservoir de matériau qui peut se mobiliser pendant les fortes pluies. Inversement, les sols peu profonds sur les crêtes sont moins sujets aux glissements de terrain importants, mais peuvent être sensibles à l'érosion des feuilles et aux petites défaillances.

La lithologie joue un rôle fondamental : les roches sédimentaires comme le schiste et le grès, qui sont faibles et plastiques, sont sujettes à des écoulements de terre lents. Les roches ignées et métamorphiques (granite, gneiss) ont tendance à produire des sols sablonneux ou silty avec des angles de frottement plus élevés, mais peuvent développer des couches de saprolite qui échouent de façon catastrophique lorsqu'elles sont saturées.

La topographie influence la répartition de la profondeur du sol par érosion et dépôt. Par exemple, sur une pente uniforme de la roche-sol, la profondeur du sol augmente de la crête aux pieds. Les pentes de Steeper ont des sols plus minces en raison de taux d'érosion plus élevés. Cependant, dans les zones de tectonique active, les pentes raides peuvent être recouvertes de talus ou de scries, qui peuvent être très instables. L'interaction entre la lithologie, la profondeur du sol et le gradient de pente est essentielle pour comprendre les dangers localisés des glissements de terrain.

Activité tectonique et sismicité

La sismologie des tremblements de terre est un puissant déclencheur des glissements de terrain, en particulier dans les régions montagneuses tectoniquement actives. La topographie influence la propagation des ondes sismiques : les sommets et les pentes raides connaissent des tremblements amplifiés en raison des effets de focalisation topographique. Ce phénomène, connu sous le nom d'amplification topographique, peut doubler l'accélération du sol de crête par rapport à un plancher plat de vallée, augmentant de façon significative le potentiel de glissement de terrain.

Le séisme de 2008 en Chine (M 8.0) a déclenché plus de 60 000 glissements de terrain, principalement sur des pentes abruptes (30 à 50 degrés) avec une forme plane convexe. Beaucoup d'entre eux se sont produits sur des pentes qui étaient auparavant stables; les masses rocheuses fracturées, créant des discontinuités qui ont échoué par la suite pendant les précipitations. Le contexte topographique détermine également le volume et le ruissellement des glissements de terrain induits par des phénomènes sismiques: les glissements de terrain à assises profondes (glissements rocheux, avalanches rocheuses) sont typiques dans les terrains à relief élevé avec de solides roches rocheuses, tandis que les glissements de terrain peu profonds dominent dans les pentes animées par le sol.

Dans les orogènes actifs comme l'Himalaya, Taïwan et les Alpes néo-zélandaises, les taux d'érosion des glissements de terrain sont parmi les plus élevés de la Terre. L'incision des rainures à la base des pentes sous-cutées et déstabilise les pentes, ce qui permet de préparer la rupture des pentes à grande échelle. La compréhension du cadre tectonique régional est donc essentielle pour l'évaluation des risques de glissements de terrain. Le programme USGS Earthquake Hazards Program fournit des données de mouvement de terrain en temps réel qui peuvent être combinées avec des modèles topographiques pour prévoir des zones potentielles de glissement de terrain après un événement majeur.

Modifications humaines de la topographie

Les travaux humains peuvent modifier considérablement la topographie naturelle, créer de nouvelles surfaces de rupture ou déstabiliser les pentes existantes. Les modifications courantes comprennent les coupes de routes, la construction de terrasses sur les flancs de collines, les fouilles minières et le placement des travaux de remplissage sur les pentes raides. Les routes sont particulièrement problématiques : la pente coupée du côté de la montée enlève le support latéral, tandis que le remplissage du côté de la descente ajoute des suppléments et modifie le drainage.

Dans les régions montagneuses, les opérations de coupe-charge pour les infrastructures (routes, chemins de fer, pipelines) peuvent remodeler les pentes de façon beaucoup plus raide que naturelle. Si elles ne sont pas conçues de façon appropriée pour retenir les structures et le drainage, ces pentes peuvent échouer lors de fortes pluies ou de phénomènes sismiques. L'exploitation minière à ciel ouvert crée des pentes artificielles élevées qui peuvent être surestimées, entraînant des défaillances catastrophiques comme le glissement de terrain du Canyon de Bingham en 2013, le plus grand glissement de terrain non volcanique de l'histoire nord-américaine.

À l'inverse, certaines modifications humaines peuvent réduire le risque de glissement de terrain, comme le terraçage pour l'agriculture (commun en Asie du Sud-Est et en Amérique du Sud) qui brise de longues pentes en étapes plus courtes et plus plates. Cependant, des terrasses mal entretenues avec drainage bloqué peuvent devenir saturées et échouer.

Conclusion

Les facteurs topographiques sont le fondement de la susceptibilité des glissements de terrain. gradient de pente, élévation, relief, drainage, végétation, aspect, courbure, profondeur du sol et activité tectonique interagissent tous pour créer des conditions de stabilité localisées. L'évaluation moderne des risques utilise des modèles numériques d'élévation à haute résolution, de télédétection et de SIG pour cartographier ces facteurs à l'échelle régionale.

Les ingénieurs, les planificateurs et les dirigeants communautaires doivent reconnaître qu'aucun facteur ne détermine le risque de glissement de terrain, c'est la combinaison des influences topographiques, géologiques, climatiques et humaines qui dicte l'échec d'une pente.En appliquant les principes énoncés dans cet article, les intervenants peuvent prioriser les efforts d'atténuation, concevoir des infrastructures résilientes et réduire le nombre tragique de glissements de terrain dans le monde entier.