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Evaluation des dommages sur les structures causés par les coulées de laves torrentielles : mise en place d'un prototype d'outil permettant de les quantifier, au-delà d'approches qualitatives
En bref
Géotechnique
HES-SO
Stéphane Commend
septembre 2019 - août 2021
Les glissements de terrain et laves torrentielles sont parmi les dangers naturels les plus courants sur le territoire suisse, mais aussi parmi les plus compliqués à prévoir et modéliser. Selon un communiqué de presse datant d'avril 2018, le gouvernement suisse a d'ailleurs autorisé les mesures nécessaires pour l'alerte en cas de glissements de terrain dans le cadre du projet «Optimisation de l'alerte et de la transmission de l'alarme».
Selon les experts [CH-2018 - scénarios climatiques pour la Suisse], les précipitations seront plus fréquentes et plus intenses à l'avenir, et le danger de glissements de terrain ou de coulées de boue augmentera. La plupart des cantons viennent de terminer d'établir leurs cartes des dangers, et se posent des questions concernant l'interaction de ces dernières avec l'environnement bâti. Le but de ce projet est ainsi d'initier une réflexion et de construire un prototype permettant d'évaluer l'interaction entre les laves torrentielles et le bâti existant de manière la plus exacte possible : dommages réels survenant sur un bâtiment réel, suite à un événement réel. Le produit découlant de ce projet sera un logiciel capable d'évaluer le dommage d'une structure réelle (en béton armé ou en bois par exemple) tenant compte de son état limite de rupture, suite à un écoulement de lave torrentielle donné. Les étapes pour parvenir à ce résultat seront les suivantes :
- choix de plusieurs situations dangereuses sur la base de la documentation historique et/ou de cartes de dangers naturels existantes. Définition de la topographie, de la stratigraphie, et de l'action motrice ayant conduit au déclenchement de la lave torrentielle
- construction d'un modèle aux éléments finis 2D reproduisant la topographie, la stratigraphie et les conditions hydrogéologiques associées à chacune des situations. Introduction d'une action motrice, par exemple de fortes pluies, induisant une montée du niveau de la nappe souterraine, et identification du mécanisme de ruine de la pente suite à cette action, et donc du volume de lave torrentielle potentiellement destructeur
- propagation de la lave torrentielle le long de la pente, grâce à un second modèle tenant compte du couplage hydromécanique et détermination fine de la force d'impact sur le bâtiment menacé
- construction d'un troisième modèle représentant la structure réelle du bâtiment menacé (béton armé, armatures, bois, lois de comportement non linéaires pour les différents matériaux), application de la force d'impact et prédiction sur la vulnérabilité du bâtiment suite à cet impact, en fonction du déplacement calculé
- validation de l'approche en comparant les dommages estimés par le modèle aux dommages causés par les laves torrentielles sur plusieurs cas réels.
L'avantage et l'originalité de cette approche résident dans son caractère quantitatif, physique. Basée sur la représentation des différents phénomènes en jeu par une suite de modèles numériques, elle va au-delà de l'état de l'art actuel puisqu'elle n'introduit aucune autre approximation que celle des modèles qui la composent.