La Norvège connaît des glissements de terrain dangereux en raison de son sol riche en argile. Pour son mémoire de maîtrise en génie civil à l'EPFL, Mathilde Metral a décrit les mesures que les ingénieurs géotechniciens du pays peuvent prendre pour améliorer le modèle informatique prédictif qu'ils développent actuellement.

Les fortes pluies qui balayent l'Europe avec une fréquence croissante peuvent être particulièrement dommageables en Norvège, où le sol riche en argile est sensible aux glissements de terrain. Dans le cadre de son mémoire de maîtrise en génie civil, Mathilde Metral a travaillé avec l'Institut géotechnique norvégien (NGI) pour tester le modèle informatique que les ingénieurs y développent pour prédire les glissements de terrain argileux. "Je voulais appliquer des concepts géotechniques pour aider à prévenir les catastrophes naturelles, " dit-elle. " Mon intérêt pour ce sujet découle du défi d'étudier ces phénomènes complexes ainsi que des activités d'alpinisme que j'aime pratiquer. " Metral s'est associé au Laboratoire de mécanique des sols (LMS) de l'EPFL, dirigé par le Pr Lyesse Laloui, pour ses recherches. La suggestion de travailler avec NGI, connue dans le monde entier pour son expertise dans les sols argileux, est venue d'Alessio Ferrari, chercheur associé au LMS et directeur de thèse de Metral.

La Norvège a connu trois glissements de terrain majeurs au cours des 12 dernières années en raison de la nature instable de son argile rapide. Le premier événement a eu lieu à Kattmarka le 13 mars 2009, lorsqu'un glissement de terrain a emporté plusieurs bâtiments et une section d'autoroute. Puis, le 10 novembre 2016, une masse coulante d'argile rapide a tué trois ouvriers du bâtiment à Sorum. Et le 30 décembre 2020 à Gjerdrum, un village avec 5, 000 habitants au nord-est d'Oslo, un glissement de terrain a rasé 30 maisons. Ce désastre a fait neuf morts, avec une personne toujours portée disparue et environ 1, 000 personnes devant être évacuées.

Un défi technologique

Des ingénieurs norvégiens travaillent depuis plusieurs années pour développer un modèle informatique capable de prédire de telles catastrophes. Mais les mécanismes mis en jeu sont complexes, et les modéliser implique pas mal de recherche, essai et erreur. Le mémoire de maîtrise de Metral consistait à tester la robustesse du modèle des ingénieurs en voyant à quel point il pouvait reproduire les glissements de terrain de 2009 et 2016. Elle a effectué des calculs en arrière, exécuter le modèle sur la base des paramètres utilisés à l'époque pour déterminer ce que le modèle aurait prédit et ce qui était encore nécessaire pour une prédiction précise.

« Les pentes argileuses de la Norvège ne sont stables que dans les environnements marins. Mais comme le climat de la Norvège change et que les fortes pluies éliminent le sel naturellement présent dans le sol, le sol peut facilement s'effondrer comme un château de cartes, " dit Metral. " C'est une menace réelle pour les maisons et les infrastructures avoisinantes. " Une grande partie de ce qui rend les glissements de terrain d'argile rapide si difficiles à prévoir, c'est que les ingénieurs doivent appliquer les lois fondamentales de la mécanique des fluides aux substances géotechniques classiques. La gamme de variables dont ils disposent à prendre en compte dans leurs équations incluent la topographie et la densité du sol, la contrainte d'écoulement à l'état intact et fluide du sol, et la qualité des données sur la composition du sol obtenues lors des relevés au sol.

Les limites du logiciel

"J'ai pu identifier où se trouvaient les zones de dépôt pour les événements de 2009 et 2016 et calculer l'intervalle de temps probable pour les glissements de terrain, " dit Metral. " Le modèle NGI a bien reproduit celui de Kattmarka. Mais pour Sorum, il était difficile de savoir quelles étaient les conditions du sol à l'époque, car les cartes topographiques y sont plus anciennes et des travaux de construction étaient en cours à l'époque. Metral a aidé les ingénieurs de NGI à affiner leurs critères de sélection et à mieux comprendre les limites de leur logiciel.

Ces types de modèles prédictifs deviennent de plus en plus importants à mesure que le réchauffement climatique s'accélère, selon Ferrari :« Le réchauffement climatique amplifie des phénomènes tels que les épisodes de précipitations extrêmes, dégradation du pergélisol et augmentation de la fonte des neiges. En conséquence, l'impact des glissements de terrain augmentera probablement dans les zones sensibles. En développant et en affinant les logiciels de modélisation, comme ce que Mathilde a fait pour son mémoire de maîtrise, nous serons mieux à même d'anticiper les conséquences potentielles des glissements de terrain et d'atténuer les risques associés. »