Pourquoi surveiller un glissement de terrain ?
Les glissements de terrain constituent l'un des phénomènes géotechniques les plus complexes à analyser et à anticiper. Chaque année, ils provoquent des dommages considérables sur les infrastructures routières, ferroviaires, les réseaux, les bâtiments et les ouvrages de soutènement.
La plupart des glissements ne surviennent pas de manière instantanée, ils résultent généralement d'une évolution progressive, caractérisée par des phases de déformation plus ou moins longues avant l'apparition d'une rupture.
La surveillance des glissements de terrain repose sur l'utilisation de différentes techniques et instruments permettant d'observer en continu le comportement des versants et de détecter les premiers signes d'instabilité.
La surveillance de la stabilité des pentes s'appuie sur une instrumentation géotechnique composée notamment d'inclinomètres, de piézomètres et de capteurs d'humidité des sols, destinés à suivre en continu les déplacements, les déformations du terrain ainsi que les conditions hydrogéologiques influençant la stabilité de la pente.
Comprendre la stabilité d'une pente
La stabilité d'une pente dépend de l'équilibre entre les facteurs qui favorisent les mouvements de terrain et ceux qui permettent au sol de rester en place.
Parmi les principaux facteurs susceptibles de déstabiliser un versant :
l'augmentation des pressions interstitielles ;
les épisodes pluvieux prolongés ;
les variations de niveau de nappe ;
l'érosion en pied de talus ;
les séismes ;
les cycles de gel-dégel ;
les travaux de terrassement ;
les surcharges en tête de pente.
Dans de nombreux cas, l'augmentation de la pression de l'eau dans les pores du sol réduit les contraintes effectives selon le principe de Terzaghi. Lorsque le sol perd en résistance, le risque de glissement de terrain augmente progressivement.
Les déplacements : un indicateur essentiel mais insuffisant
La mesure des déplacements constitue généralement le premier paramètre surveillé sur un glissement de terrain.
Toutefois, la valeur absolue du déplacement n'est souvent pas l'information la plus pertinente.
Les géotechniciens s'intéressent principalement :
à la vitesse de déplacement ;
aux accélérations ;
aux déplacements différentiels ;
à la localisation des zones actives.
L'analyse des vitesses permet notamment d'identifier les différentes phases d'évolution d'un glissement :
Schéma explicatif simplifié
L'identification précoce de ces changements de comportement constitue l'un des principaux objectifs d'un système de surveillance instrumentée.
Pressions interstitielles : l’une des principales cause de nombreux glissements
Dans les sols fins et les matériaux altérés, les variations de pression interstitielle jouent un rôle déterminant dans le déclenchement des instabilités.
Une hausse de la pression de l'eau réduit directement les contraintes effectives et donc la résistance mécanique du terrain.
C'est pourquoi les piézomètres occupent une place centrale dans l'instrumentation géotechnique des versants instables.
L'analyse conjointe des données piézométriques et des mesures de déplacement permet souvent d'identifier des corrélations très fortes entre les épisodes de recharge hydraulique et les accélérations observées sur le terrain.
Dans certains contextes, les variations piézométriques peuvent même constituer un indicateur précurseur plusieurs jours avant l'apparition de mouvements significatifs.
Pluviomètrie
Déformation et ouverture des fissures
L'apparition de fissures en crête de talus ou dans les structures situées à proximité d'un glissement constitue souvent l'un des premiers signes visibles d'une déstabilisation. Leur évolution peut révéler un mouvement progressif du terrain et permettre d'identifier les phases d'accélération du phénomène. Le suivi continu de l'ouverture des fissures à l'aide de fissuromètres permet de quantifier les déplacements et d'anticiper une éventuelle aggravation de l'instabilité.
Inclinaison et rotation des ouvrages
Les mouvements de terrain génèrent fréquemment des rotations progressives des structures implantées sur le versant.
Murs de soutènement, bâtiments ou ouvrages d'art peuvent présenter des variations angulaires très faibles mais révélatrices d'une évolution du phénomène.
Les capteurs d'inclinaison enregistrent des variations angulaires, (et/ou informatives en mm) et permettent d’apporter une dimension géométrique aux mesures de déplacement linéaire.
L'intérêt d'une approche multi-paramètres
L'une des erreurs les plus fréquentes consiste à surveiller un glissement à l'aide d'un seul type de capteur.
L'expérience montre que la compréhension d'un phénomène géotechnique repose avant tout sur la corrélation de plusieurs paramètres :
déplacements ;
ouvertures de fissures ;
inclinaisons ;
pressions interstitielles ;
niveaux de nappe ;
humidité des sols ;
précipitations ;
température.
Cette approche multi-paramètres permet non seulement de détecter les anomalies mais également de cibler au mieux les mécanismes responsables des mouvements observés.
Du monitoring à l'alerte
L'objectif d'un système de surveillance est de fournir des informations fiables permettant de comprendre l'évolution d'un phénomène et d'aider à la prise de décision.
L'analyse des tendances, des accélérations et des corrélations entre les différents paramètres permet de définir des seuils d'alerte adaptés au comportement spécifique du site surveillé.
Ces systèmes d'alerte précoce jouent aujourd'hui un rôle majeur dans la protection des infrastructures, des biens et des personnes exposées aux risques naturels.
Les solutions FEELBAT pour la surveillance des glissements de terrain
FEELBAT développe une gamme de capteurs connectés dédiée au monitoring géotechnique et à la surveillance des mouvements de terrain. L'objectif est de fournir aux gestionnaires d'infrastructures, bureaux d'études et experts des données fiables pour suivre l'évolution des versants instables et mieux comprendre les mécanismes à l'origine des glissements.
Selon les enjeux du site et les phénomènes à surveiller, plusieurs technologies peuvent être déployées :
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DELTA L+ : surveillance de l'évolution des fissures et des déplacements relatifs ;
DELTA R : suivi des inclinaisons et des mouvements de rotation ;
DELTA X-P : mesure du niveau de la nappe phréatique ;
DELTA X-Hs : suivi de l'humidité des sols ;
DELTA X-Ra : mesure de la pluviométrie.
L'ensemble des capteurs intègre également une mesure de température permettant de corréler les observations avec les conditions environnementales.
Les données sont automatiquement transmises vers une plateforme centralisée offrant une visualisation en temps réel, l'analyse de l'évolution des mesures, la génération de rapports automatisés ainsi que la mise en place d'alertes personnalisées.
Grâce à leur conception sans fil, les capteurs FEELBAT peuvent être déployés rapidement sur le terrain avec une maintenance limitée. Leur autonomie, pouvant atteindre plusieurs années selon la configuration choisie, permet d'assurer une surveillance continue sur le long terme.
Plusieurs protocoles de communication sont disponibles afin de s'adapter aux contraintes de couverture réseau du site : Sigfox, LoRaWAN, LTE-M et 4G.
Les capteurs peuvent être installés individuellement ou sous forme de maillage afin de couvrir des zones étendues et de croiser différents indicateurs de surveillance. Cette approche multi-capteurs permet d'obtenir une vision plus complète du comportement du versant et de mieux identifier les facteurs susceptibles d'influencer sa stabilité.
Le monitoring connecté constitue aujourd'hui un outil essentiel pour détecter les évolutions significatives, suivre l'activité d'un glissement et anticiper les risques.