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Tests de chutes de pierres en conditions réalistes

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Au cours des deux dernières années, le WSL Institut pour l’étude de la neige et des avalanches SLF et Geobrugg AG ont mené des tests au col de la Flüela afin d’étudier les effets d’impacts réels de blocs sur les barrières de protection contre les chutes de pierres. Les premiers résultats de ce projet Innosuisse sont maintenant disponibles dans un rapport du WSL.

 

Test avec un bloc de béton de 3,2 tonnes en forme de cube (08.10.2020, vidéo: SLF/E. Frei).

 

Les premiers essais de barrières de protection contre les chutes de pierres ont été réalisés dès la fin des années 80 et le début des années 90. A cette époque, on faisait souvent confiance à la « variante naturelle » en laissant les pierres dévaler une pente jusqu’à ce qu’elles heurtent la barrière. En fonction du terrain, les blocs rebondissaient, changeaient de trajectoire à maintes reprises, et finissaient par frapper le filet de manière incontrôlée. Ces tests ont certes fourni des informations précieuses sur les performances de ces installations, mais on a vite constaté que leur pertinence était très limitée. Ils ne permettaient pas vraiment de comparer les différents systèmes de protection, en raison du nombre de paramètres entrant en jeu.

Par la suite, la mise au point d’une méthode de test, basée sur des paramètres prédéfinis et contrôlables, a permis une véritable comparaison des différents systèmes. Cette méthode s’est imposée jusqu’à aujourd’hui : elle consiste à tester une barrière en percutant une fois (MEL, Maximum Energy Level) ou deux fois (SEL, Service Energy Level) le milieu de portée.

 

Au cours des dernières décennies, les barrières souples équipées de filets en acier à haute résistance se sont imposées dans le monde entier comme une mesure de protection efficace et fiable contre les chutes de pierres. Dans le même temps, les capacités d’absorption d’énergie sont passées de 1500 kJ à 10 000 kJ. Avec des énergies aussi importantes et dans certains cas des ouvrages plus élevés revient la question inévitable de savoir ce que provoquent les impacts « naturels » de blocs rocheux qui frappent le filet en un point quelconque, et éventuellement en rotation.

Dans le cadre d’un projet de recherche Innosuisse du WSL Institut pour l’étude de la neige et des avalanches SLF, mené avec son partenaire industriel Geobrugg AG, les influences de différents cas de charge sur les barrières de protection contre les chutes de pierres ont été caractérisées au cours de divers essais sur le terrain depuis 2019. À cette fin, une vaste série de tests est effectuée sur le site naturel du col de la Flüela, et consiste à projeter des pierres de formes et de tailles différentes contre une barrière. Les pierres et la barrière elle-même sont équipées de capteurs pour mesurer la charge sur les multiples éléments du système de protection, et déterminer notamment comment les impacts en des points variés à des vitesses et rotations différentes affectent le comportement de la barrière.

 

Par ailleurs, les blocs de test eux-mêmes sont équipés de capteurs qui mesurent leur rotation et leur accélération pendant la descente et lors de l’impact avec la barrière. Combinées avec des enregistrements de drones à haute résolution et des vidéos prises sous différents angles, ces données permettent de reconstituer en détail les trajectoires et les vitesses des blocs pour que les chercheurs puissent mieux comprendre l’interaction de tous les paramètres.

L’évaluation des données a montré qu’aujourd’hui, ces essais déjà prévus dans les années 1990 sont devenus judicieux en raison du développement extraordinaire de la technologie des capteurs et des ordinateurs, en complément des tests prescrits. L’objectif du SLF est de perfectionner le logiciel de simulation de chutes de pierres RAMMS::Rockfall. Geobrugg se penche plutôt sur l’optimisation des barrières pour les chutes de pierres telles qu’elles se produisent dans des conditions naturelles, grâce aux informations supplémentaires apportées aux tests déjà effectués sur le site d’essai.

 

WSL Institut pour l’étude de la neige et des avalanches SLF
Le SLF fait partie de l’Institut fédéral de recherches WSL et appartient donc au domaine des EPF. Ses missions sont la recherche et les prestations scientifiques concernant la neige, les avalanches, les autres risques naturels alpins, le pergélisol et les écosystèmes de montagne. Son service le plus connu est le bulletin d’avalanche.

Geobrugg, membre du groupe BRUGG
Geobrugg, ensemble indépendant d’entreprises au sein du groupe BRUGG, est spécialisé dans la création de systèmes en fils d’acier haute résistance destinés à la protection contre les risques naturels tels que les chutes de pierres, les glissements de terrain, les laves torrentielles ou les avalanches. Ceux-ci assurent également la sécurité dans les mines et les chantiers de tunnels ainsi que sur les pistes de sport automobile. Plus de 65 ans d’expérience et une coopération étroite avec des instituts de recherche et des universités font de Geobrugg un pionnier et un expert de premier plan dans ces domaines.

 

Photos des tests de chutes de pierres sur le col de la Flüela le 08.10.2020

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Hélicoptère lourd Kamov avec bloc de test (photo: SLF/M. Heggli)
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Dépose du bloc au point de déchargement (photo: SLF/M. Heggli)
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Bloc d'essai sur la piste (photo: SLF/M. Heggli)
Photo 4 de 5
Bloc d'essai sur la piste (photo: SLF/M. Heggli)
Photo 5 de 5
Bloc de test dans le filet (photo : SLF/E. Frei)
 

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