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Des chercheurs du SLF et de l’EPF Zurich ont mené pendant quatre ans des expériences d’éboulements et rassemblé le plus vaste ensemble de données collecté à ce jour. Les résultats démontrent entre autres que les pierres en forme de roue parcourent une zone plus large que les pierres de forme cubique. Ces nouvelles connaissances sont importantes pour l’évaluation du danger et le dimensionnement des infrastructures de protection. Les mesures effectuées permettent d’étalonner et de perfectionner les logiciels de calcul, afin de mieux représenter la réalité.
Les chutes de pierres constituent un réel danger dans l’espace alpin suisse. Pour pouvoir évaluer le danger à un endroit donné et planifier des mesures de protection, les bureaux d’étude utilisent des modèles informatiques afin de calculer jusqu’où les pierres peuvent rouler lors de leur chute. Mais, jusqu’à présent, ces modèles ne pouvaient pas suffisamment prendre en compte le rôle de la masse, de la taille ou de la forme d’une pierre sur sa trajectoire. Pour cela, il aurait fallu leur fournir des informations du monde réel. Or ces données n’étaient jusqu’à ce jour que fragmentaires et des études systématiques des chutes de pierres faisaient défaut.
Pour la première fois, des expériences de grande envergure
Des chercheurs du WSL Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF et de l’EPF Zurich ont mené des expériences de chutes de pierres pendant plus de quatre ans. « Nous avons ainsi pu rassembler le plus grand ensemble de données de mesure jamais collectées à ce jour », précise Andrin Caviezel, chercheur au SLF et auteur principal de l’étude. Les chercheurs ont utilisé des rochers artificiels en béton équipés de capteurs qu’ils ont fait dévaler une pente dans le voisinage du col de la Flüela (GR). À cette occasion, ils ont comparé les différentes formes et masses, reconstitué les trajectoires complètes et déterminé les vitesses, les hauteurs de rebond et les zones d’arrêt (voir infobox). Ils viennent de publier leurs résultats dans la célèbre revue « Nature Communications ».
Dispersion latérale
La principale conclusion : la direction empruntée par une pierre qui roule dépend bien plus de sa forme que de sa masse. Alors que les rochers de forme cubique dévalent la montagne en suivant la ligne de pente, les pierres en forme de roue dévient souvent vers les côtés. Elles peuvent en conséquence menacer une zone beaucoup plus large au pied de la pente. « Cet élément doit être pris en considération lors de l’évaluation des zones de danger, mais aussi lors de l’installation et du dimensionnement de filets de protection contre les chutes de pierres », affirme A. Caviezel. Étant donné que les pierres en forme de roue heurtent les filets de protection sur leur face étroite, leur énergie se concentre sur une superficie beaucoup plus petite que dans le cas de pierres de forme cubique – les filets de protection doivent dès lors être plus solides.
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Sur la photo aérienne de la pente, les zones d’arrêt des pierres de forme cubique (d’un poids de 2670 kg) ont été marquées en bleu. Elles se retrouvent pour la plupart d’entre elles dans un secteur très limité. La croix de couleur rouge indique le point de départ du bloc. Figure : SLF
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Les blocs en forme de roue (d’un poids de 2670 kg) se sont en revanche arrêtés dans les zones marquées en violet qui couvrent un secteur beaucoup plus vaste. Figure : SLF
Des modèles plus réalistes
Aujourd’hui, les données sont intégrées dans le logiciel de simulation RAMMS::ROCKFALL développé au SLF. Outre la prise en compte de la forme des pierres, l’objectif est également de représenter de manière plus réaliste le rôle joué par les impacts et les hauteurs de rebond sur la vitesse. « Nous sommes ainsi en mesure de proposer un logiciel optimisé, grâce auquel les bureaux d’étude peuvent effectuer des calculs plus fiables », ajoute A. Caviezel. L’ensemble des données est en outre librement accessible pour d’autres groupes de recherche sur la plateforme « Envidat ». Ces données leur permettent de calibrer leurs propres algorithmes ou de développer de nouveaux modèles informatiques reproduisant la réalité de manière encore plus précise qu’auparavant et qui améliorent la protection contre les chutes de pierres.
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Blocs de béton en forme de roue (à gauche) et de forme cubique (à droite), pesant chacun 2670 kilos. Photo : Martin Heggli, SLF
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Le chercheur du SLF Andrin Caviezel prépare un des capteurs développés par l’EPF qui ont été placés dans les blocs de béton. Photo : Martin Heggli, SLF
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Un hélicoptère transporte un bloc jusqu’au point de départ de la chute en haut de la pente. Photo : Martin Heggli, SLF
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Un des blocs de béton se trouve sur la plateforme basculante avant de débouler dans la pente. Photo : Martin Heggli, SLF