Добірка наукової літератури з теми "Glissements de terrain – Simulation par ordinateur"

L’anaplasmose, qui continue à être une énigme dans la région des Caraïbes, est responsable de pertes économiques élevées dans la production animale. L’épidémiologie de cette maladie est complexe et la voie efficace et rationnelle à suivre pour son contrôle demeure encore incertaine. On a donc pensé que l’élaboration d’un modèle épidémiologique utilisant des modèles de simulation sur ordinateur serait utile pour une meilleure compréhension de cette maladie. Un modèle de simulation sur ordinateur qui donne les tendances réalistes de la dynamique de la maladie a donc été développé. De plus, ce cadre fournit aux décideurs un outil d’évaluation de différentes alternatives de lutte, pour un planning rationnel et pour l’allocation de fonds. L’élaboration du modèle a été basé sur la mise en œuvre d’une base de connaissances épidémiologiques pour l’anaplasmose ; d’un modèle conceptuel pour les sous-populations de bovins et de tiques ; d’un modèle d’analyse de systèmes pour les sous-populations de bovins et de tiques ; d’un modèle mathématique ; d’un modèle de simulation informatique ; sur l’évaluation du modèle de simulation et l’utilisation de ce dernier pour l’évaluation des alternatives de lutte contre Anaplasma. La base de connaissances a été développée en utilisant la “Epidemiologic Problem Oriented Approach” (EPOA) pour la collecte et la compilation de l’information dans une base condensée de connaissances épidémiologiques sur l’anaplasmose. L’information sur l’anaplasmose a été extraite de manuels sélectionnés de médecine vétérinaire, de revues contemporaines, de documents divers, et de questionnaires remplis par des vétérinaires antillais. L’information épidémiologique a été présentée en diagrammes afin de conceptualiser l’épidémiologie détaillée de la maladie. En même temps, elle montre les parties fondamentales du système anaplasmose pour mieux décrire et analyser la maladie. Des diagrammes d’analyse de systèmes ont également été utilisés pour établir une corrélation entre le niveau pathologique et un niveau particulier qui était décrit et défini par des équations différentielles classiques. Toutes les équations étaient approchées en utilisant la méthode d’intégration de Euler. Ainsi, la dynamique de la maladie a été révélée. Ces diagrammes ont fourni le cadre sur lequel le modèle a été construit. L’évaluation du modèle a montré qu’il est stable. Des tendances biologiquement solides et raisonnables ont été affichées. Ce cadre a ensuite été utilisé pour évaluer les présentations diverses de la maladie et les alternatives différentes pour la lutte. Les manifestations de la maladie observées comprenaient la présentation de populations de bovins et de tiques avec et sans maladie, la dynamique de la maladie quant elle fut introduite par des bovins et des tiques infectés. Les alternatives de lutte testées sont : les effets de niveaux différents de lutte acaricide sur la population de tiques et l’évolution de la maladie ; l’influence de la génétique sur l’incidence de la maladie ; les effets de niveaux différents d’application d’antibiotiques sur la dynamique de la maladie, quant elle fut introduite par des bovins et des tiques infectieux. Le modèle de simulation informatique doit être testé et validé systématiquement pour être sensible aux conditions du terrain.

Les processus hydrologiques variant dans l'espace et dans le temps en fonction de la variabilité spatio-temporelle des entrées météorologiques et de l'occupation du sol ainsi que de la variabilité spatiale de la topographie et de la nature du terrain, un modèle conçu pour bénéficier des données provenant de la télédétection et des SIG a été développé. Les principaux objectifs poursuivis étaient: l'application au plus grand nombre de bassins possible, une sélection d'algorithmes permettant de tenir compte des données disponibles, un minimum d'étalonnage, la facilité de transfert d'un bassin à l'autre, la programmation des algorithmes sur micro-ordinateur avec une interface très conviviale. La structure d'écoulement à l'intérieur d'un bassin versant est obtenue de manière informatisée à partir d'une discrétisation des altitudes rencontrées dans la zone d'intérêt, en mailles carrées de dimensions données, d'où l'on tire les pentes et les orientations de chaque maille, puis le bassin versant en amont de la maille identifiée comme exutoire, le réseau hydrographique, les sous-bassins versants et, finalement, les unités hydrologiques relativement homogènes (UHRH), définies sur la base de ces sous-bassins, en les regroupant ou les divisant au besoin. Un logiciel spécifique pour ce faire a été développé: PHYSITEL. Selon la conception très modulaire adoptée pour HYDROTEL, chaque sous-modèle offre généralement plus d'une option de simulation, afin de tenir compte des données disponibles sur le bassin versant traité. Les simulations peuvent être réalisées en considérant comme unité de simulation du bilan hydrologique vertical les mailles originales constituant le bassin ou les UHRH. Des exemples de simulation des débits à l'aide du modèle HYDROTEL sur divers bassins versants situés au Canada (Québec, Ontario, Colombie-Britannique) et dans le sud de la France sont présentés. Ces simulations indiquent que les différents algorithmes du modèle réagissent bien et qu'il est possible de considérer son application sur des bassins très divers situés sous des conditions climatiques variées. Des tests plus poussés sont en cours afin de mieux cerner la sensibilité des divers algorithmes aux données d'entrée ainsi que leur interchangeabilité.

Les glissements de terrain déclenchés par des séismes sont une source de risque majeure. C'est un phénomène ubiquiste, et ses conséquences s'étendent des coupures des voies de communication aux tsunamis. Afin de comprendre les processus qui entraînent leur instabilité, nous nous sommes demandé : peut-on modéliser les glissements sur faille préexistante et leur déclenchement sismique à l'aide d'une loi de friction rate-and-state dérivée d'expériences de laboratoire ? Dans un premier temps, nous avons identifié les rôles des propriétés du glissement (friction, épaisseur de la masse sédimentaire...) et de l'onde incidente (fréquence, durée et amplitude) au travers de simulations numériques par la méthode des éléments spectraux, et d'analyses théoriques. En suivant la variable d'état de la loi rate-and-state, il nous est possible de déterminer l'état de stabilité d'un glissement considéré dans le cas d'ondes incidentes mono-fréquentielles. Dans un second temps, nous avons appliqué ces résultats théoriques au cas de la pente sous-marine de l'aéroport de Nice. À l'aide des précédentes études et de récentes carottes sédimentaires forées aux abords de la cicatrice d'arrachement du glissement de 1979 (campagne IFREMER MaRoLyS-PenFeld), et de tests de friction au laboratoire de l'Université La Sapienza à Rome, nous avons contraint les paramètres géomécaniques du glissement dans nos simulations. Ces valeurs, associées à l'utilisation de fonctions de Green empiriques pour les ondes incidentes, nous ont permis d'analyser la stabilité de la pente sous-marine niçoise sous différents scénarios de déclenchement sismique, en particulier des séismes de magnitude 6.5 à différentes distances épicentrales
Coseismic landslides contribute to casualties and economic losses during earthquakes.This phenomena is ubiquitous, and its consequences range from cutting off road portions to tsunamis. In order to understand the processes that lead to their instability, we asked ourselves: can we model landslides on pre-existing faults and their seismic triggering using a friction law derived from laboratory experiments, the rate-and-state law. In a first step, we identified the roles of the properties of the landslide (friction, thickness of these dimentary mass, etc.) and the incident wave (frequency, duration, and amplitude) through numerical simulations using the spectral element method and theoretical analyses. By following the state variable of the rate-and-state law, we can determine the stability state of a landslide considered in the case of single-frequency incident waves. In a second step, we applied these theoretical results to the case of the underwater slope of Nice airport. Using previous studies and recent sediment cores drilled near the 1979 landslide tear scar (IFREMER MaRoLyS-PenFeld oceanographic campaign), and rate-and-state laboratory tests at University La Sapienza in Rome, we constrained the geomechanical parameters of the landslide in our simulations. These values, combined with the use of empirical Green's functions for incident waves, allowed us to analyze the stability of the Nice submarine slope under different seismic triggering scenarios, in particular earthquakes of magnitude 6.5 with different epicentral distance

Depuis ces dernières décennies, peu de sujets de la géologie de l’ingénieur ont attiré autant l’attention de la communauté scientifique que ceux traitant des risques naturels et plus particulièrement des instabilités gravitaires de grandes ampleurs reconnues sous les termes de DSGSD (Deep Seated Gravitational Slope Deformation) et de DSL (Deep Seated Landslide). Basée sur un nombre limité de cas d’étude à l’échelle naturelle (couplage datation et surveillance récente), la dynamique temporelle à court terme reste l’un de leurs aspects les moins étudiés aujourd’hui. Nous avons choisi l’exemple du massif de la Cristallère, situé en haute Vallée d’Aspe dans les Pyrénées béarnaises, où le DSL de la Cristallère a été récemment identifié et analysé à partir de deux méthodes de datation.Dans la continuité de ce travail, notre première approche consiste à évaluer la dynamique temporelle à court terme des mouvements de ce versant à différentes échelles et à partir de différentes méthodes de positionnement par satellites (constellations GPS et GLONASS) : positionnement multistations RGP (Réseau Géodésique Permanent), statique géodésique avec pivot et statique rapide avec pivot. Nous insistons dans ce travail, compte tenu des résultats originaux obtenus, sur l’intérêt du différentiel GNSS (Global Navigation Satellite System) avec un pivot qui se doit d’être proche géographiquement des observations à mener afin d’assurer une précision suffisante (de l’ordre du cm).Les observations et l'exploitation des modèles numériques de terrain issues des relevés aériens à différentes échelles obtenus avec un drone du type « aile volante » constituent la deuxième approche de ce travail de recherche. Elles viennent compléter la cartographie du site et démontrer l’existence d’un DSGSD à partir d’une caractérisation géomorphométrique haute résolution et haute précision (de l’ordre du cm également) ; elles permettent d’affiner la délimitation du DSL de la Cristallère et de sa zone la plus active (Pène du Thès) et du DSL du Peilhou.À ces deux approches complémentaires (combinaison de données tridimensionnelles ponctuelles et surfaciques), s’ajoutent préalablement un relevé de terrain géologique etgéophysique (mesures structurales, tomographies de résistivités électriques et profils électromagnétiques Very Low Frequency) ainsi qu’une analyse des archives disponibles sur les ouvrages présents dans le versant instable, tels que la galerie drainante de la centrale hydroélectrique du Baralet et l’ancien tunnel ferroviaire du Peilhou.L’utilisation combinée de ces trois approches confirme que les mouvements profonds du massif de la Cristallère sont encore actifs avec un forçage sismique avéré : la prise de conscience du rôle que peut jouer le DSGSD est tout aussi fondamentale. Ainsi tous les ouvrages existants dans le massif, ou les projets d’aménagement ou de réhabilitation sur ce site doivent considérer l’existence d’une déstructuration, lente et progressive de l’ensemble du massif (DSGSD). Par ailleurs, la méthodologie développée dans ce travail se veut générale et peut être utilisée pour surveiller et suivre, à court et moyen terme, tous types de mouvement de terrain, et en particulier les glissements de terrain ou rocheux, profonds ou superficiels, lents ou rapides
For these last decades, few subjects of the geology of the engineer have drawn the attention of the scientific community as much as those dealing of the natural hazards and more particularly with large-scale gravitational instabilities known as DSGSD (Deep Seated Gravitational Slope Deformation) and DSL (Deep Seated Landslide). Based on few cases study on a natural scale (dating and recent monitoring), short term temporal dynamics remains one of their least studied aspects today. We made the choice of the Cristallère massif as an example. It is located in Upper Aspe Valley of the Pyrenees (Béarn region). The Cristallère DSL was recently identified and analyzed through two dating methods.On the basis of this work, our first approach consists in assessing short term temporal dynamics of these slopes movements on various scales and with various methods of satellites positioning (GPS and GLONASS constellations): multistation positioning RGP (Permanent Geodetic Network in France), statics geodetic with pivot and fast static with pivot. We insist in this work, given the original results obtained, on the interest of the differential GNSS (Global Navigation Satellite System) with a pivot which must be geographically close to the observations to be carried out in order to ensure sufficient accuracy (cm).Observations and exploitation of drone digital elevation models of the site from aerial surveys at different scales obtained with a “flying wing” are the second approach to this research work. They complete the mapping of the site and demonstrate the existence of a DSGSD based on a high resolution and high precision geomorphometric characterization (cm); they make it possible to refine the delimitation of the Cristallère DSL and its most active area (Pène du Thès) and the Peilhou DSL.In addition to these two complementary approaches, a geological and geophysical survey (structural geology measurements, electrical resistivity tomographies and electromagnetic profiles Very Low Frequency surveys) and an analysis of the available data on the structures present in the unstable slope, such as the large diameter underground water pipe for the hydroelectric plant of Baralet and the former railway tunnel of Peilhou. The combined use of these three approaches confirms that the deep movements of the Cristallère massif are still active with proven seismic forcing: awareness of the potential role taken by the DSGSD is then fundamental. Thus, all the existing structures in the massif or the projects on this site (new constructions or rehabilitation of old structures) have to consider the existence of a slow and gradual change of the entire massif (DSGSD). Moreover, the methodology developed in this work is intended to be general. It also makes possible to monitor and follow, in the short and medium term, all types of ground movement, in particular landslides or rockslides, deep or superficial, slow or fast

Le travail de ce mémoire a été réalisé dans le but d'étudier les possibilités de localisation de cavités peu profondes par la réflexion sismique haute résolution. Il se compose de trois parties. La première partie consiste à développer des outils numériques pour simuler convenablement la propagation d'ondes sismiques hautes fréquences. Pour cela, on présente une méthode d'analyse de la dispersion numérique. On montre qu'un bon contrôle de cet aspect permet d'obtenir correctement les vitesses de propagations d'ondes ainsi que les réflexions. On propose dans un deuxième temps de prendre en compte l'amortissement matériel du sol dans les simulations en modifiant notre code de calcul. Cette prise en compte permet de respecter les aspects énergétiques et fréquentiels des différentes ondes. La deuxième partie consiste à étudier la possibilité de localisation des cavités par simulation numérique. Cette possibilité dépend entre autre de la forme et de la taille de la cavité, de la hauteur qui la sépare de l'interface située immédiatement sous la cavité, de la disposition des différentes couches géologiques, de la disposition du système d'acquisition en surface, et de la longueur d'onde du sondage. On propose d'analyser indépendamment l'influence de certains de ces paramètres sur la possibilité et la précision de localisation des cavités. La troisième partie consiste à mener une campagne de mesures utilisant la réflexion sismique haute résolution sur un site possédant des cavités souterraines. En profitant des conclusions de la partie précédente, on tente d'établir une carte de présence des vides sur les profils sismiques sondes.

Les vagues de tsunami sont des ondes longues générées par des événements géophysiques impulsifs de la croûte terrestre, de volcans, d’impacts d’astéroïdes et de glissements de terrain. Si la majorité des tsunamis sont d'origine tectonique, l'effondrement en masse d'un relief côtier peut constituer une source importante de l’aléa tsunami. Après une brève introduction sur les différentes générations de tsunamis dans l'histoire et les enjeux de cette thèse, le chapitre 1 présente les principaux résultats bibliographiques sur la génération et la propagation de tsunamis, ainsi qu’un rappel sur l’établissement des équations s’appliquant à l’étude des vagues extrêmes. Le second chapitre est dédié à la présentation des différents codes numériques utilisés dans ce manuscrit, à savoir, Gerris et SPHysics. Le chapitre 3 s'intéresse à la génération de tsunami par l’impact d’un bloc solide. Les résultats expérimentaux sont comparés aux résultats numériques des deux codes. A partir de là, une étude systématique a été faite, menant à des lois d’échelles sur le temps d’arrivée et l’amplitude de la première vague générée. Dans le chapitre 4, les interactions entre le glissement de terrain et la vague générée sont étudiées expérimentalement à l'aide d'impact granulaire initialement sec dans l'eau. Une étude systématiques des différents paramètres met en lumière l'importance des propriétés du glissement sur la vague générée. Enfin, Le chapitre 5 est dédié à l’étude de l’effondrement du Cap Canaille à Cassis. Cette étude numérique utilise un modèle de génération et de propagation simplifié afin d'estimer le potentiel destructeur d'un éventuel effondrement majeur
Tsunami waves are long waves generated by impulsive geophysical events of earth's crust, volcanoes, asteroids impacts or landslides. Even if most of the tsunamis are generated by submarine earthquakes, the massive collapse of coastal landscape may constitute an important source of tsunami hazard. After introducing historical tsunami events, chapter 1 presents a state-of-the-art on the generation and propagation of tsunami waves and the main equations dealing with extreme water waves. Chapter 2 presents the numerical codes used in this thesis: Gerris and SPHysics. Chapter 3 focuses on the generation of tsunami by a solid landslide. Experimental results are compared to numerical simulations obtained using both codes. From this results, we derive scaling laws on the arrival time and amplitude of the first generated wave. The chapter 4 deals with the interactions between the slide and the generated wave by taking into account the impact of an initially dry granular media into water. Systematic studies varying the different parameters exhibit the significance of the internal properties of the slide on the generated wave. Finally, chapter 5 is dedicated to the collapse of the Cap Canaille near Cassis. A idealized model for the generation and the propagation are used to estimate the hazard associated to such a massive collapse

L'amplification des mouvements sismiques en fonction de la nature et de la geometrie des formations geologiques superficielles, est un phenomene connu depuis longtemps mais encore mal estime aujourd'hui. En particulier, il n'existe pas de methodologie etablie pour definir la fonction de transfert a appliquer sur un site donne pour tenir compte de ses caracteristiques. Les methodes de caracterisation de ce phenomene par mesure du bruit de fond sismique semblent valides experimentalement, mais il reste a leur trouver une base theorique, de plus elles ne fournissent pas directement la fonction de transfert en cas de mouvement fort (non-linearite). A travers ce travail, nous explorons la possibilite d'etablir, une methode permettant de predire, a l'aide de simulations numeriques, les mouvements du sol en tenant compte des non-linearites de comportement rheologique. Nous montrons que les mesures de type microzonage (site/reference, h/v) ne fournissent pas la fonction de transfert mais permettent d'etalonner et de demontrer le realisme des simulations numeriques 2d. Des modelisations sur modeles reduits en centrifugeuse ont permis, grace aux lois de similitude, de controler la geometrie, la rheologie, la sollicitation sismique des bassins sedimentaires testes et de justifier les fondements de la methodologie. Ces experiences ont mis en evidence le passage du comportement lineaire au non-lineaire lorsque la sollicitation sismique devient importante. Nous avons pu reproduire par simulation numerique ce comportement non lineaire dans des cas 1d. Au vu de ce travail il semble envisageable de predire les mouvements sismiques sur un site donne en s'appuyant sur une simulation numerique etalonnee par des mesures sismiques de bruit de fond en tenant compte des effets 2d

À l'automne 2004, un glissement de roches estimé à près de 50 000m3 est survenu dans la fosse Versant Nord à la mine du Mont-Wright (Compagnie Minière Québec Cartier). Cette rupture de type multi-planaires est associée à la présence de différents éléments structuraux (fractures et contacts géologiques) ayant permis le glissement. La rupture est considérée comme un événement relativement soudain. Aucun signe avant coureur n'a été observé ou mesuré. Puisque la pente a été exposée sur une période de 9 à 16 ans, qu'aucune précipitation importante n'a été associée à la rupture et qu'aucun dynamitage n'a été effectué dans cette zone dans les jours qui ont précédés la rupture, il est difficile d'expliquer ce comportement. Néanmoins, les conséquences économiques de cet événement sont importantes puisque les activités d'extraction dans cette fosse ont été abandonnées. Ce projet de maîtrise vise à effectuer une rétro-analyse de l'instabilité de cette pente à partir des données disponibles. L'analyse est assistée du logiciel de modélisation numérique en trois dimensions utilisant la méthode des éléments distincts (3DEC). La conception du modèle numérique s'effectue par le transfert de données géométriques et géologiques provenant du logiciel de conception minier Surpac. Enfin, divers scénarios pouvant décrire les mécanismes importants de la rupture sont analysés à travers des simulations sur le modèle. Ces scénarios combinent la dégradation progressive des propriétés mécaniques des éléments structuraux et l'apparition de fracturation interne dans le massif rocheux.

Dans ce travail, un nouveau modèle de liaison avec critère de rupture de cisaillement non linéaire est d'abord proposé et mis en œuvre dans PFC pour décrire le comportement mécanique de matériaux granulaires cohésifs isotropes tels que le grès. Un grand nombre de tests de compression ont été effectués sur des échantillons 3D. Les résultats montrent que l'effet de la pression de confinement sur la résistance à la compression et le modèle de rupture est bien décrit par ce modèle de liaison. Les effets du chemin de chargement et de la contrainte principale intermédiaire sur la déformation et la rupture ont également été étudiés. Après avoir étendu les paramètres d'élasticité et de résistance, deux modèles de liaison sont couplés pour caractériser l'anisotropie de la résistance et de la déformation dans les matériaux cohésifs anisotropes tels que les roches sédimentaires. Une série de test de compression avec différents chemin de chargement ont été effectués et les résultats numériques sont en bon accord avec les données expérimentales, en particulier pour les propriétés de réponse élastique et de résistance. La transformation du mode de défaillance entre la couche de faiblesse et la matrice de roche sous différentes pressions de confinement a été bien décrite. De plus, le modèle de liaison proposé a été étendu pour étudier le processus de fracturation hydraulique dans les matériaux cohésifs. Un processus de propagation de fracture hydraulique représentatif a été présenté. Enfin, nous avons développé une méthode de reconstruction dimensionnelle de l'irrégularité de la forme des blocs et étudié ses effets sur les impacts des blocs en utilisant une approche basée sur l'énergie
In this work, a new bond model with nonlinear shear failure criterion is first proposed and implemented in PFC for describing mechanical behavior of isotropic cohesive granular materials such as sandstone. A large number of compression tests have been performed on 3D samples. The results show that the effect of confining pressure on compressive strength and failure pattern is well described by the proposed bond model. Effects of loading path and the intermediate principal stress on deformation and failure have been also investigated. After further extending parameters on elastic and strength, two bond models: the proposed bond model and the improved smooth joint model, are coupled to character the anisotropy of strength and deformation in anisotropic cohesive materials such as sedimentary rocks. A series of conventional triaxial compression tests with different loading paths have been performed and numerical results are in good agreement with experimental data, especially for elastic response and strength properties. The failure mode transformation between weakness layer and rock matrix under different confining pressures has been well described. Furthermore, the proposed bond model has been extended to study hydraulic fracturing process in cohesive materials. A representative hydraulic fracture propagation process has been presented. Influences of different factors, such as confining pressure, fluid viscosity and fluid injection rate, on hydraulic fracture extension have been investigated. Finally, we have developed a dimensional reconstruction method of block shape irregularity and studied its effects on block impacts using an energy based approach

L'intégration d'une simulation à un modèle de terrain nécessite l'élaboration d'un modèle topologique et numérique reposant sur les concepts mathématiques des graphes et des hypergraphes, ainsi qu'une structuration orientée objet grâce à l'outil HBDS. Sa réalisation est donnée en 2d et 3d et couvre les thèmes suivants : la topographie, la géologie, l'hydrologie, la végétation et le climat. Le temps est la dimension nécessaire à l'évolution du modèle sous la contrainte de phénomènes divers tels que l'érosion et la propagation d'un flux sur un réseau hydrographique. Un phénomène est appréhendé par un ensemble de processus discrets. Le modèle de terrain se transforme en modèle dynamique de terrain. Son évolution utilise une simulation discrète de processus gérés en quasi-parallélisme, transcrivant les interactions et le déroulement simultané pour chaque phénomène naturel considéré. L'élaboration d'une animation en 3d est nécessaire pour visualiser l'état du modèle à tout moment.