Points chauds des glissements de terrain : caractéristiques physiques et zones à risque

Points chauds des glissements de terrain : comprendre les caractéristiques physiques et les zones à risque

Bien que souvent soudains et catastrophiques, les glissements de terrain ne se produisent pas au hasard. Ils sont le produit de conditions physiques et de déclencheurs environnementaux spécifiques qui, lorsqu'ils sont compris, peuvent aider les collectivités à se préparer et à atténuer les effets de ces glissements de terrain. Cet article fournit un examen faisant autorité des caractéristiques physiques qui créent des points chauds de glissement de terrain, les zones de risque principales dans le monde, et les facteurs – naturels et humains – qui augmentent le danger.

Mécanique des glissements de terrain : la science derrière la défaillance du versant

Pour comprendre pourquoi certaines zones deviennent des points chauds de glissement de terrain, il faut comprendre la mécanique fondamentale de la rupture de pente. Chaque pente sur Terre est soumise à deux forces opposées : forces motrices (principalement la gravité) et forces résistantes (force en cisaillement du matériau).Un glissement de terrain se produit lorsque les forces motrices dépassent les forces résistantes.

Le rôle de la gravité et de l'angle de pente

La gravité est la principale force motrice derrière tous les glissements de terrain. Les pentes de Steeper ont une plus grande composante gravitationnelle agissant parallèlement à la surface de la pente, augmentant la contrainte de cisaillement sur le sol ou la roche. À mesure que l'angle de pente augmente, le facteur de sécurité – le rapport de force résistrice à force motrice – diminue.

Propriétés du matériau et stabilité du versant

Les sédiments non consolidés comme les sables lâches, les limons et les argiles ont une résistance au cisaillement inférieure à celle du substratum solide. Les masses rocheuses ombrées ou fracturées sont également sujettes à la rupture, surtout lorsque les discontinuités telles que les joints, les plans de literie ou les failles sont orientées favorablement pour le glissement.

L'eau comme mécanisme déclencheur

Lorsque les pores se remplissent d'eau ou de particules de roche, la pression interstitielle augmente. Cette pression repousse les particules, réduisant ainsi la résistance aux frottements qui maintient la pente ensemble. Lors de précipitations intenses ou prolongées, de fonte des neiges ou de retrait rapide du réservoir, les pressions interstitielles peuvent augmenter de façon spectaculaire, entraînant une rupture de pente. Selon la U.S. Geological Survey, les glissements de terrain induits par les précipitations sont le type de danger de glissement de terrain le plus répandu au monde.

Principales caractéristiques physiques qui créent des points chauds de glissement de terrain

Certaines caractéristiques du paysage physique sont en corrélation constante avec un risque élevé de glissement de terrain, ce qui constitue la première étape de l'évaluation des risques et de l'aménagement du territoire.

Pistes profondes et terrain en dur

Les pentes profondes sont les caractéristiques physiques les plus évidentes et bien documentées associées aux glissements de terrain. Les régions montagneuses, les murs de canyons et les bords de l'escarpement sont naturellement sujets à l'instabilité de la pente. Plus la pente est raide, plus la contrainte gravitationnelle est forte. Cependant, ce n'est pas seulement l'angle, mais aussi la forme de la pente qui importe.

Matériaux non stables et météorologiques

Les zones sous-jacentes par des matériaux géologiques faibles ou altérés sont particulièrement vulnérables. Les roches sédimentaires, les dépôts de cendres volcaniques et les tills glaciaires sont des exemples courants. Les profils de l'altération profonde dans les climats tropicaux peuvent produire des couches épaisses de roches chimiquement modifiées de la saprolite qui sont structurellement faibles.

Saturation et drainage élevés

Les zones où les concentrations d'eau de surface – comme les schelles, les creux et les pentes convergentes – sont plus susceptibles de subir des pressions interstitielles élevées. Les sources et les suintements à la base des pentes peuvent indiquer une nappe d'eau élevée qui réduit la stabilité. De plus, les zones où le drainage naturel est médiocre ou où les couches souterraines imperméables (comme les argiles ou le substrat rocheux) ont tendance à accumuler de l'eau, ce qui augmente la probabilité d'échec pendant les tempêtes.

Couverture végétale et systèmes racinaires

Les racines lient les particules du sol et peuvent ancrer des couches instables vers des substrats plus stables. Cependant, la déforestation ou le feu de forêt qui élimine la végétation élimine ce renforcement. De plus, les grands arbres sur des pentes raides peuvent eux-mêmes devenir un danger lorsqu'ils sont renversés par le vent, car leurs racines peuvent déloger des volumes importants de sol.

Grandes zones à risque de glissement de terrain dans le monde

Bien que des glissements de terrain puissent se produire dans n'importe quelle région avec un relief suffisant, certaines zones géographiques sont historiquement plus dangereuses en raison d'une combinaison de caractéristiques physiques, de climat et d'activité tectonique.

Régions montagneuses

Les grandes chaînes de montagnes du monde entier, l'Himalaya, les Andes, les Rocheuses, les Alpes et les Alpes japonaises, sont des points chauds classiques, qui combinent pentes abruptes, tectoniques actives, précipitations élevées (y compris chutes de neige) et érosion souvent rapide. La région himalayenne, par exemple, connaît des milliers de glissements de terrain chaque saison de mousson, déclenchés par des pluies intenses et des tremblements de terre.

Cliffs et bouffées de mer

Les zones côtières avec des falaises ou des bluffs composés de matériaux faibles sont très sensibles aux glissements de terrain et au recul des falaises. L'action des vagues sous-tend la base des pentes, en éliminant le soutien et en déclenchant les défaillances. Les bluffs de till glaciaire le long des Grands Lacs en Amérique du Nord, les falaises de craie dans le sud de l'Angleterre et les falaises de mer en Californie et en Nouvelle-Zélande sont toutes des zones de glissement de terrain actives.

Vallées de rivière et éventails alluviaux

Les vallées de rivières avec des pentes latérales abruptes et des accumulations épaisses de dépôts alluviaux et colluviaux sont des sites de glissement de terrain fréquents. L'érosion latérale par les parois de vallées des rivières sous-cutées, tandis que les dépôts fluviaux sont souvent lâches et mal consolidés.

Terrains volcaniques

Les gisements volcaniques sont très érodés et instables, surtout lorsqu'ils sont saturés. Les cônes volcaniques profonds sont sujets à des effondrements sectoriels, des glissements de terrain massifs pouvant dépasser des kilomètres cubes en volume.L'éruption du mont Sainte-Hélène en 1980 a commencé par un glissement catastrophique, et des événements similaires se sont produits au mont Rainier, au mont Shasta et aux volcans au Japon et en Indonésie.FEMA=s guide de danger pour les glissements de terrain identifie les terrains volcaniques comme des zones prioritaires pour la surveillance.

Activités humaines qui amplifient le risque de glissement de terrain

La modification des paysages par l'homme transforme de plus en plus les pentes stables en points chauds de glissement de terrain, qui sont souvent négligés dans les évaluations des dangers, mais qui sont essentiels pour comprendre les risques contemporains.

Déboisement et changement d'affectation des terres

Dans les régions tropicales comme l'Asie du Sud-Est et l'Amazonie, la conversion des coteaux en huile de palme ou en plantations de caoutchouc a été liée à une activité accrue des glissements de terrain. Le reboisement avec des espèces à racines peu profondes peut ne pas rétablir adéquatement la stabilité, car la végétation indigène à racines profondes est souvent plus efficace.

Construction et développement des infrastructures

La construction de routes, les fondations de construction et les opérations de terrassement modifient la géométrie des pentes et les conditions de chargement. Les pentes coupées pour les routes et les chantiers de construction éliminent le support latéral, tandis que le remplissage ajoute du poids. Le compactage incorrect et le manque de structures de retenue peuvent entraîner une défaillance.

Exploitation minière et carrières

Les vibrations de résistance peuvent affaiblir les masses rocheuses, tandis que l'élimination du support des orteils à la base des pentes déclenche l'instabilité. Les pieux de résidus et les décharges de stériles sont eux-mêmes sujets aux glissements de terrain. Les défaillances des barrages de résidus catastrophiques, comme la catastrophe de Brumadinho au Brésil, sont une forme spécialisée mais dévastatrice de glissement de terrain causé par l'homme.

Mauvaise gestion et drainage de l'eau

Les canalisations d'eau, les systèmes d'irrigation, les fosses septiques et les eaux pluviales introduisent toutes l'eau dans les pentes. L'urbanisation augmente les surfaces imperméables, concentre les eaux de ruissellement et réduit l'infiltration, mais un drainage mal conçu peut diriger directement l'eau vers des zones instables.

Reconnaissance et cartographie des zones de danger de glissement de terrain

L'évaluation moderne des risques combine l'observation sur le terrain, la télédétection et la modélisation pour identifier les points chauds des glissements de terrain avant qu'ils ne échouent.

Télédétection et applications SIG

Les modèles numériques d'élévation dérivés de LiDAR révèlent la morphologie signature des vieux glissements de terrain – terrains humacés, écarlates et blocs déplacés – même sous couvert forestier. InSAR (SAR interférométrique) peut mesurer la déformation à l'échelle millimétrique, identifiant les pentes qui se dirigent lentement vers l'échec. Global Landslide Catalog efforts, comme ceux gérés par la NASA, compiler des données d'événements pour améliorer les cartes de risques.

Enquêtes sur le terrain et enquêtes géotechniques

Les géologues et les ingénieurs géotechniques examinent les matériaux de pente, mesurent les discontinuités, testent la résistance du sol et des roches et installent des instruments de surveillance tels que les piézomètres (pour mesurer la pression interstitielle) et les inclinaisons (pour détecter les mouvements).

Cartographie de la susceptibilité des glissements de terrain

Les cartes de susceptibilité combinent plusieurs facteurs, soit l'angle de pente, la géologie, le type de sol, la couverture terrestre, la proximité des failles et le drainage, et permettent aux planificateurs d'éviter les zones à risque élevé pour les infrastructures essentielles. Elles sont de plus en plus utilisées dans les codes du bâtiment, les assurances et la préparation aux situations d'urgence.

Stratégies d'atténuation pour la réduction des risques de glissement de terrain

La compréhension des caractéristiques physiques et des zones à risque n'est utile que lorsqu'elle mène à une action efficace.

Solutions d'ingénierie

Les systèmes de drainage – drains horizontaux, dérivations d'eau de surface et tuyaux perforés – réduisent la pression de pore. Dans les zones critiques, les pentes peuvent être reclassées à un angle plus doux ou renforcées par du béton de tir. Les barrières de débit et les murs de déviation des débris peuvent protéger les structures dans les zones de ruissellement. Le coût des solutions techniques doit être évalué en fonction de la valeur des actifs à risque.

Planification et réglementation de l'utilisation des terres

La stratégie la plus efficace de réduction des risques consiste à éviter les zones à risque élevé. Les ordonnances de zonage, les exigences de recul des pentes raides et les codes de construction qui exigent des enquêtes géotechniques pour les nouvelles constructions sont des outils éprouvés.De nombreuses juridictions exigent maintenant la divulgation des risques de glissements de terrain lors des transactions immobilières.

Systèmes d'alerte rapide

Les réseaux de surveillance en temps réel peuvent fournir des minutes cruciales aux heures d'alerte. Les seuils de précipitations sont la base la plus courante pour les alertes, avec des organismes émettant des avertissements lorsque les précipitations dépassent les niveaux historiques qui ont déclenché des glissements de terrain dans le passé. Les réseaux de capteurs mesurant l'humidité du sol, la pression interstitielle et les mouvements au sol peuvent améliorer la précision.

Préparation et éducation communautaires

Les personnes vivant dans ou à proximité des points chauds des glissements de terrain devraient connaître les signes d'une défaillance imminente : fissures apparaissant dans les murs ou les chaussées, portes ou fenêtres qui se bousculent soudainement, arbres inclinés ou poteaux d'utilité publique, et flux inhabituel d'eau des sources ou des infiltrations. Les plans d'urgence devraient inclure des voies d'évacuation loin du chemin des glissements de terrain potentiels.

Conclusion : Vivre avec un risque de glissement de terrain

Les points chauds des glissements de terrain ne sont pas des actes aléatoires de la nature, ils sont le résultat prévisible de caractéristiques physiques et de facteurs de risque définissables. Les pentes profondes, les matériaux faibles, la saturation de l'eau et la perte de la végétation stabilisant créent des conditions où la défaillance est une question de quand, non pas si. Les activités humaines, de la déforestation au développement urbain sur un terrain instable, ont élargi la carte de la vulnérabilité des glissements de terrain dans le monde entier.