Campus de Rimouski
300 Allée des Ursulines
UQAR
Rimouski
Québec, Canada
G5L 3A1
418.723.1986 poste 1052
tom.birien@uqar.ca
Problématique
De nombreux axes de communication (routes et voies ferrées) érigés le long des affleurements rocheux sont régulièrement endommagés par les chutes de pierres (Budetta, 2004, Bunce and Morgenstern, 1997, Hungr et al., 1999). L’imprévisibilité du phénomène complique la gestion de l’aléa et c’est pour cette raison que nous cherchons à comprendre les facteurs et les mécanismes qui déclenchent ces instabilités.
Les contextes géologiques et géomorphologiques des escarpements rocheux influencent la fréquence et la magnitude des instabilités sur les versants. Une paroi est d’autant plus instable qu’elle est météorisée et que son réseau de discontinuités est développé (Hantz et al., 2003, Matsuoka and Sakai, 1999). Néanmoins, ce sont généralement des facteurs externes qui contrôlent le déclenchement des chutes de pierres. De nombreuses études mettent en évidence le rôle prépondérant des variables météorologiques sur la dynamique d’éboulisation (Brazdil et al., 2012, Delonca et al., 2014). C’est par exemple le cas des pluies intenses et des cycles gel-dégel (Hantz et al., 2003). Ces événements induisent un changement dans l’équilibre des forces qui agissent dans les discontinuités de la roche.
Selon les régions climatiques, l’occurrence des précipitations liquides et des oscillations de températures autour du point de congélation se concentrent dans certaines périodes de l’année plus ou moins courtes. Puisque l’occurrence des chutes de pierres est en grande partie corrélée à des variables météorologiques, une bonne connaissance du rôle de ces variables sur ces instabilités permettrait de développer un outil de prévision statistique des chutes de pierres. Un tel outil aiderait le gestionnaire à mettre en place une gestion préventive de l’aléa.
L’étroite relation qui existe entre les variables météorologiques et l’occurrence des instabilités a été largement étudiée à travers le monde (p.ex. Hall et al., 2002, Matsuoka and Murton, 2008). Néanmoins, les études qui quantifient le rôle de ces variables sur l’occurrence des chutes de pierres sont peu nombreuses (p.ex. D'Amato et al., 2016, Delonca et al., 2014) et ne permettent pas de modéliser la dynamique d’éboulisation. À ce jour, il n’existe pas d’outil efficace permettant de développer une capacité prédictive des chutes de pierres basée sur les facteurs qui les déclenchent.
Objectifs
L’objectif principal de ce projet de doctorat est d’accroître les connaissances relatives à l’influence des variables météorologiques sur la météorisation des falaises de roches sédimentaires et sur le déclenchement des chutes de pierres. Pour y parvenir, le projet s’appuiera sur les trois objectifs généraux suivants :
L’évolution de la profondeur du front de gel délimite la profondeur d’action du gel sur la météorisation de la roche et l’évolution de la profondeur du dégel au printemps dicte la taille des pierres qui sont susceptibles de chuter suite à la fonte de la glace dans la paroi.
Les variables météorologiques comme la pluie, la température, le rayonnement solaire ou le vent participent à la météorisation de la roche et sont des facteurs déclencheurs des chutes de pierres. L’influence de ces variables sera étudiée en s’intéressant aussi bien aux dynamiques quotidiennes, saisonnières et annuelles.
En s’appuyant sur les résultats tirés des deux premiers objectifs et sur les scénarios climatiques du 21ème siècle, nous chercherons à comprendre comment la magnitude et la fréquence des chutes de pierres vont être modifiées, dans le contexte du changement climatique.
Secteur d’étude
Nos sites d’études sont répartis dans le nord de la Gaspésie où deux axes routiers (132 et 198) sont particulièrement touchés par les chutes de pierres. Entre 2000 et 2012, 4720 chutes de pierres ont atteint la route sur une portion de seulement 70 km. Une analyse préliminaire effectuée par le Ministère des Transports, de la Mobilité Durable et de l’Électrification des Transports (MTMDET) montre que la majorité de ces chutes de pierres se produit au printemps, lors du dégel des parois rocheuses ou encore lors de pluies soutenues (M.T.Q., 2004). La stratégie de gestion de l’aléa adoptée par le MTMDET repose sur le développement d’une capacité prédictive des chutes de pierres, similaire à celle qui existe actuellement pour les avalanches de neige. Cette gestion préventive s’appuierait avant tout sur une compréhension approfondie du rôle des variables météorologiques sur les instabilités rocheuses. Elle permettrait d’orienter les décisions des gestionnaires et donc de limiter les risques liés à cet aléa.
Références
BRAZDIL, R., KAREL., S., TOMAS., P., PETR., D., LUCIE., K. & RADIM., T. 2012. The influence of meteorological factors on rockfall in the Morovskoslezské Beskydy Mts. Geografie, 117, 1-20.
BUDETTA, P. 2004. Assessment of rockfall risk along roads. Natural Hazards and Earth System Sciences, 4, 71–81.
BUNCE, C. C., DM & MORGENSTERN, N. 1997. Assessment of the hazard from rock fall on a highway. Can. Geotech., 34, 344-356.
D'AMATO, J., HANTZ, D., GUERIN, A., JABOYEDOFF, M., BAILLET, L. & MARISCAL, A. 2016. Influence of meteorological factors on rockfall occurrence in a middle mountain limestone cliff. Natural Hazards and Earth System Sciences, 16, 719-735.
DELONCA, A., GUNZBURGER, Y. & VERDEL, T. 2014. Statistical correlation between meteorological and rockfall databases. Natural Hazards and Earth System Science, 14, 1953-1964.
HALL, K., THORN, C. E., MATSUOKA, N. & PRICK, A. 2002. Weathering in cold regions: some thoughts and perspectives. Progress in Physical Geography, 26, 577-603.
HANTZ, D., DUSSAUGE-PEISSER, C., JEANNIN, M. & VENGEON, J.-M. 2003. Rock fall hazard assessment: from qualitative to quantitative failure probability. Picarelli. Int. Conf. on Fast Slope Movements, Prediction and Prevention for Risk Mitigation, 263-267.
HUNGR, O., EVANS, S. & HAZZARD, J. 1999. Magnitude and frequency of rock falls and rock slides along the main transportation corridors of southwestern British Columbia. Can. Geotech. J., 36, 224 - 238.
M.T.Q. 2004. Plan de transport de la Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine. Direction du Bas-Saint-Laurent-Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine. Ministère des Transports du Québec (MTQ), Rimouski (Québec), Bibliothèque nationale du Québec.
MATSUOKA, N. & MURTON, J. 2008. Frost weathering: recent advances and future directions. Permafrost and Periglacial Processes, 19, 195-210.
MATSUOKA, N. & SAKAI, H. 1999. Rockfall activity from an alpine cliff during thawing periods. Geomorphology, 28, 309-328.