Glissement de terrain déclenché par la pluie dans un sol volcanique islandais : caractérisation expérimentale et modélisation hydromécanique

Details

Supervisors

Rattez, Hadrien

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil des constructions, à finalité spécialisée

Abstract

frEn octobre 2021, un glissement de terrain s'est produit dans un sol volcanique (Andosol) du nord de l'Islande à la faveur d'un épisode pluvieux. Ces sols, à microstructure agrégée et à très forte capacité de rétention d'eau, présentent un comportement hydromécanique singulier encore peu documenté. Ce travail prolonge une caractérisation hydraulique antérieure du même site en y ajoutant le volet mécanique et son couplage avec les écoulements. La résistance au cisaillement de l'horizon de rupture a été mesurée par des essais triaxiaux drainés à quatre teneurs en eau. Les écoulements dans le versant ont été simulés en résolvant l'équation de Richards (module PorousFlow du code MOOSE), complétée par une condition aux limites de pluie développée sur mesure. Le facteur de sécurité a enfin été suivi dans le temps par la méthode de la pente infinie couplée au critère de Mohr-Coulomb. Premier couplage hydromécanique réalisé sur ce site, la chaîne localise correctement la surface de rupture à la base de l'horizon le plus argileux et reproduit l'hydraulique attendue du profil stratifié, dont une barrière capillaire, mais ne reproduit pas le déclenchement : le facteur de sécurité reste supérieur à l'unité. Elle désigne ainsi deux ingrédients manquants, une humidité antécédente sous-estimée et un effondrement thixotrope que le critère de résistance de pic ne capture pas, et place l'état hydrique initial du versant au premier rang des incertitudes à réduire. In October 2021, a landslide occurred in a volcanic soil (Andosol) of northern Iceland during a rainfall event. These soils, with an aggregated microstructure and a very high water-retention capacity, exhibit a distinctive hydromechanical behaviour that remains poorly documented. This work extends an earlier hydraulic characterization of the same site by adding the mechanical component and its coupling with water flow. The shear strength of the failure horizon was measured through drained triaxial tests at four water contents. Water flow within the slope was simulated by solving Richards' equation (PorousFlow module of the MOOSE framework), supplemented by a custom rainfall boundary condition. The factor of safety was then tracked over time using the infinite-slope method coupled with the Mohr-Coulomb criterion. As the first hydromechanical coupling carried out on this site, the chain correctly locates the failure surface at the base of the most clayey horizon and reproduces the expected hydraulics of the stratified profile, including a capillary barrier, but it does not reproduce the triggering: the factor of safety remains above unity. It thereby points to two missing ingredients, an underestimated antecedent moisture and a thixotropic collapse that the peak-strength criterion does not capture, ranking the initial moisture state of the slope first among the uncertainties to be reduced.