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Mise en évidence d’indices d’effondrements potentiels sur la

zone de Draguignan (Var) suite aux intempéries du 15 juin 2010, par

analyse interférométrie radarRapport final

BRGM/RP-59323-FR Janvier 2011

Mise en évidence d’indices d’effondrements potentiels sur la

zone de Draguignan (Var) suite aux intempéries du 15 juin 2010, par

analyse interférométrie radar Rapport final

BRGM/RP-59323-FR Janvier 2011

Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM

N. Marçot , M. de Michele Avec la collaboration de

F. Rivet

Vérificateur : Original signé par C. MATHON

Date : 17 janvier 2011

Approbateur : Original signé par D. DESSANDIER

Date : 17 janvier 2011

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique,l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

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M 003 - AVRIL 05

Mots clés : Mouvements de terrain, effondrement, affaissement, intempéries, interférométrie radar, Draguignan, Var, Provence Alpes Côte d’Azur. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

N. Marçot, M. de Michele avec la collaboration de F. Rivet (2011) Mise en évidence d’indices d’effondrements potentiels sur la zone de Draguignan (Var) suite aux intempéries du 15 juin 2010, par analyse interférométrie radar. Rapport final BRGM/RP-59323-FR - 69 pages, 39 Ill.

© BRGM, 2011, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Mise en évidence d’indices d’effondrements potentiels sur la zone de Draguignan (Var) suite aux intempéries du 15 juin 2010, par analyse interférométrie radar

BRGM/RP-59323-FR – Rapport final 3

Synthèse

es précipitations exceptionnelles ont affecté la région Provence-Alpes–Côte d'Azur le 15 juin 2010, le département du Var a particulièrement été touché par ces fortes

pluies continues, engendrant des cumuls atteignant ou dépassant localement 400 mm dans la région de Draguignan. Les bassins versants de la rivière Nartuby et du fleuve Argens ont recueillis les précipitations les plus intenses, entraînant des crues catastrophiques, causant le décès de 25 personnes. Des mouvements de terrain (coulées de boue, glissements, effondrements…) se sont également produits lors de cet épisode pluvieux (ou ont été réactivés), induisant des dommages supplémentaires sur les constructions et infrastructures. Cette zone se trouve en partie sur des terrains triasiques avec, à de nombreux endroits, la présence de gypse susceptible de se dissoudre en présence d’eau et de former des cavités naturelles. Ces cavités peuvent alors s’effondrer et provoquer des dégâts considérables en surface.

La DREAL et le Conseil Régional PACA ont donc souhaité engager une phase d’investigation afin de surveiller les indices annonciateurs d’effondrements comme par exemple des tassements qui pourraient se produire sur ce territoire constitué de formations Triasiques et en particulier de gypse. Pour ce faire, le BRGM a effectué une analyse par interférométrie radar différentielle sur la zone de Draguignan (à partir d’une série d’images satellites antérieures à l’événement, d’une postérieure et de 2 nouvelles acquisitions programmées spécifiquement pour les besoins de l’étude après l’épisode pluvieux), afin d’identifier de possibles indices de futurs d’effondrements, et en particulier des tassements du sol, liés à la dissolution du gypse suite aux intempéries du 15 juin 2010.

L’analyse des séries temporelles identifiées sur 13 sites de la région de Draguignan, Flayosc et Trans-en-Provence a permis d’observer sur les terrains de cette zone une tendance générale à la subsidence. Son origine reste néanmoins difficile à déterminer compte tenu des données à disposition : elle peut être liée à différents phénomènes éventuellement combinés, tels que rabattement de nappe, affaissement du toit de cavités karstiques, dissolution de gypse, rétractation de niveaux argileux…Il s’agit là de causes complexes qui nécessiteraient davantage d’investigations pour être validées ou non, et pour pouvoir expliquer ce phénomène de subsidence. Néanmoins, se superposant à cette subsidence générale, des phénomènes ponctuels de type dissolution de gypse et gonflement d’argile ont pu être repérés, toujours liés à un épisode pluvieux remarquable. L’événement pluvieux du 15 juin 2010 s’inscrirait donc dans le cas d’une sollicitation à un gonflement des sols argileux. Sur la base de l’allure actuelle des séries temporelles postérieures à l’événement qui tendent à montrer un soulèvement du sol, l’hypothèse d’une accentuation d’un phénomène de tassement par dissolution du gypse et création potentielle d’une cavité souterraine pouvant à terme s’effondrer suite aux intempéries des 15 juin 2010 reste à ce jour non validée.

D



Sommaire

1. Contexte et objectifs ................................................................................................ 9

1.1. CONTEXTE GENERAL ET OBJECTIFS ............................................................. 9

1.2. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ......................................................................... 10

1.3. CONTEXTE GEOLOGIQUE .............................................................................. 13

1.4. MOUVEMENTS DE TERRAIN ET CAVITES NATURELLES RECENSEES ..... 16

1.5. OBJECTIFS ET DEROULEMENT DU PROJET ................................................ 19

2. Rappels sur le phénomène d’effondrement ......................................................... 21

2.1. DEFINITION D’UN AFFAISSEMENT ................................................................ 21

2.2. DEFINITION D’UN EFFONDREMENT .............................................................. 22

2.3. DECLENCHEMENT D’UN EFFONDREMENT .................................................. 24

2.4. LES FACTEURS D’INSTABILITE ...................................................................... 25

2.5. LA REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES EVENEMENTS « AFFAISSEMENTS ET EFFONDREMENTS » EN REGION PROVENCE ALPES COTES D’AZUR, ET DANS LE VAR .................................................... 25

3. Analyse par interférométrie radar différentielle ................................................... 27

3.1. METHODOLOGIE GENERALE ......................................................................... 27

3.2. CARACTERISTIQUES DU RADAR INTERFEROMETRIQUE SAR ET DES PRISES DE VUES ............................................................................................. 27

3.3. DONNEES ET TRAITEMENTS UTILISES ........................................................ 31

3.4. LA METHODE MULTI-BASELINE ..................................................................... 33

4. Résultats .................................................................................................................. 35

4.1. LA CARTE DE VITESSES LINEAIRES ............................................................. 35

4.2. LES SERIES TEMPORELLES .......................................................................... 36 4.2.1. Choix de sites ........................................................................................... 36


6 BRGM/RP-59323-FR – Rapport final

4.2.2. Analyse des séries temporelles ............................................................... 38

4.3. INTERPRETATIONS ......................................................................................... 45 4.3.1. Analyse cumulée pluies – séries temporelles .......................................... 45 4.3.2. Relations possibles avec les battements de la nappe ............................. 51 4.3.3. Relations possibles avec le phénomène de retrait gonflement des argiles . …………………………………………………………………………………………54 4.3.4. Conclusion ............................................................................................... 58

5. Conclusion .............................................................................................................. 61

6. Bibliographie .......................................................................................................... 63

Liste des illustrations

Illustration 1 : Cumul de précipitations sur 2 jours : 15 et 16 juin 2010 (source : meteo France) .......................................................................................................................................... 9

Illustration 2 : Localisation de la zone d’étude et des zones urbanisées (en grisé) ainsi que les principales voies de communication (sources : BD Carto de l’IGN et BRGM) ............... 11

Illustration 3 : Représentation et localisation des trois communes concernées (en noir) et de la rivière la Nartuby en bleu (sources : scan 25 et BD Carto IGN ...................................... 11

Illustration 4 : Contexte géologique du secteur de Draguignan – Flayosc - Trans-en-Provence (d’après la carte géologique harmonisée du département du Var – BRGM – 1/50 000e) .................................................................................................................................... 13

Illustration 5 : Légende de la carte géologique du secteur de Draguignan – Flayosc – Trans-en-Provence (d’après la carte géologique harmonisée du départtement du Var – BRGM – 1/50 000e) .............................................................................................. 15

Illustration 6 : Affleurement de Keuper (t3 sur la carte géologique au 1/50 000e du BRGM – Salernes – 997), source : BRGM .................................................................................. 16

Illustration 7 : Photos prises lors d’une visite de terrain en 2002 (Des Garets, 2002) - Effondrement associé à un glissement de terrain, avec failles en escalier témoignant de l’activité de l’effondrement qui évolue en glissement. Dépression de près de 30 m de diamètre laissée par un ancien effondrement. ............................................................................ 17

Illustration 8 : Localisation des effondrements connus et des cavités souterraines d’origine naturelle (source : BRGM) ............................................................................................ 17

Illustration 9 : Représentation des zones urbanisées sur les formations du Trias et et plus particulièrement les formations pouvant contenir du gypse (sources : BD Carto IGN, carte géologique harmonisée sur le Var, au 1/50 000e, BRGM) ......................................... 19

Illustration 10 : Schéma théorique d’un affaissement (source : BRGM) ..................................... 22

llustration 11 : Affaissement à Chateaudouble (Var – 83), source : BRGM ................................ 22

Illustration 12 : Effondrement à Bargemon (Var – 83), source BRGM ........................................ 23



Illustration 13 : Schéma théorique de la formation d’un effondrement (source : MEDDTL) ..................................................................................................................................... 23

Illustration 14 : Schéma théorique d’un effondrement formé par rupture de piliers (source : BRGM) .......................................................................................................................... 23

Illustration 15 : Effondrement à Saint-Pierre-les-Martigues (Bouches-du-Rhône – 13), source : BRGM ............................................................................................................................. 23

Illustration 16 : Effondrement généralisé lié à la présence d’anciennes carrières souterraines – Gargas (Vaucluse - 84), source BRGM. .............................................................. 24

Illustration 17 : Effondrement à Aix-en-Provence (Bouches-du-Rhône – 13), source BRGM ........................................................................................................................................... 24

Illustration 18 : Localisation des affaissements et effondrements sur la région PACA et leur répartition par département (source : BRGM) ...................................................................... 26

Illustration 19 : Schéma de la configuration de prises de vues du SAR interférométrique ;∆φ, phase interférometrique ;λ, longeur d’onde ; Dist1-2, distances cible-satellite (r1 et r2 dans la figure). ........................................................................................... 29

Illustration 20 : Données ENVISAT ASAR utilisées .................................................................... 32

Illustration 21 : Carte des vitesses linéaires (2002-2010). ........................................................... 35

Illustration 22 : Localisation des series temporelles sur la ville de Draguignan (sur support cartographique Google earth) ......................................................................................... 36

Illustration 23 : Série temporelle sur la commune de Flayosc (sur support cartographique Google earth) ...................................................................................................... 37

Illustration 24 : Série temporelle sur la commune de Trans-en-Provence (sur support cartographique Google earth) ...................................................................................................... 37

Illustration 25 : Localisation du secteur de la Clappe et des effondrements connus d’origine naturelle sur la carte des vitesses linéaires (support cartographique Google earth) ............................................................................................................................................ 38

Illustration 26 : Séries temporelles 1 et 2 ..................................................................................... 39




Illustration 30 : Séries temporelles 9 et 10 ................................................................................... 43

Illustration 31 : Séries temporelles 11 et 12 ................................................................................. 44

Illustration 32 : Série temporelle 13 ............................................................................................. 45

Illustration 33 : Synthèse des séries temporelles sur les 13 sites identifiés et sur les 10 années de recul (depuis décembre 2002) ................................................................................... 45

Illustration 34 : Cumul décadaire des hauteurs de précipitations sur la station de Draguignan sur 10 ans (météo France) ....................................................................................... 48

Illustration 35 : Comparaison des cumuls de précipitation avec les séries temporelles calculées ces 10 dernières années sur les 13 sites de Draguignan, Trans-en-Provence et Flayosc. .................................................................................................................................... 48



Illustration 36 : Evolution de la nappe à Draguignan (piézomètre Ste Barbe) – source BRGM .......................................................................................................................................... 51

Illustration 37 : Phénomène d’effondrement lié à la dissolution du gypse (source BRGM) ......................................................................................................................................... 54

Illustration 38 : Illustration et schéma du phénomène de retrait gonflement des argiles (source BRGM) ............................................................................................................................ 55

Illustration 39 : Localisation des séries temporelles sur la cartographie de l’aléa retrait gonflement des argiles et sinistres associés (sources : scan 25 IGN, BD Carto IGN et rapport BRGM/RP-55471-FR) ..................................................................................................... 56

Illustration 40 : Données ENVISAT ASAR post intempéries utilisées ........................................ 59

Illustration 41 : Interprétation de la comparaison des cumuls de précipitation avec les séries temporelles calculées ces 10 dernières années sur les 13 sites de Draguignan, Trans-en-Provence et Flayosc .................................................................................................... 59



1. Contexte et objectifs

1.1. CONTEXTE GENERAL ET OBJECTIFS

Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une mission post crise suite aux intempéries des 15 et 16 juin 2010 ayant occasionné de nombreux dégâts dans la région de Draguignan (Var). Il a été réalisé à la demande et pour le compte de la DREAL, du Conseil Régional PACA et du BRGM (action D1.1 de la convention « risques » année 1).

Des précipitations exceptionnelles ont affecté la région Provence-Alpes–Côte d'Azur du 14 juin au soir jusqu'au matin du 16 juin. Issues de masses d'air chaudes au sud du bassin méditerranéen, de fortes pluies ont pris un caractère instable et orageux lors de leur passage au-dessus de la mer. Le département du Var a particulièrement été touché par ces fortes pluies continues, engendrant des cumuls atteignant ou dépassant localement 400 mm dans la région de Draguignan. Les bassins versants de la rivière Nartuby et du fleuve Argens ont recueillis les précipitations les plus intenses, entraînant des crues catastrophiques, causant le décès de 25 personnes (Illustration 1)1.

Illustration 1 : Cumul de précipitations sur 2 jours : 15 et 16 juin 2010 (source : meteo France)

1 D’après météo France www.climat.meteofrance.com



Des mouvements de terrain (coulées de boue, glissements, effondrements…) se sont également produits lors de cet épisode pluvieux (ou ont été réactivés), induisant des dommages supplémentaires sur les constructions et infrastructures.

Cette zone se trouve en partie sur des terrains triasiques avec, à de nombreux endroits, la présence de gypse susceptible de se dissoudre en présence d’eau et de former des cavités naturelles. Ces cavités peuvent alors s’effondrer et provoquer des dégâts considérables en surface. La région du Haut-Var est connue pour ce type de phénomène, on citera notamment les effondrements qui se sont produits ces dernières années sur la commune de Bargemon à quelques kilomètres au nord-est de Draguignan.

La DREAL et le Conseil Régional PACA ont donc souhaité engager une phase d’investigation suite à un premier retour d’expérience sur le terrain, à la fois du BRGM et du CETE Méditerranée, afin de surveiller les indices annonciateurs d’effondrements qui pourraient se produire sur ce territoire constitué de formations Triasiques et en particulier de gypse. Le BRGM a proposé à la Région et à la DREAL d’utiliser la technique innovante d’interprétation satellitaire par interférométrie radar pour détecter des mouvements de sol de type tassement. Une analyse par interférométrie radar différentielle sur la zone de Draguignan a donc été réalisée (à partir d’une série d’images satellites antérieures à l’événement, d’une postérieure et de 2 nouvelles acquisitions programmées spécifiquement pour les besoins de l’étude après l’épisode pluvieux), afin d’’identifier de possibles indices de tassements pouvant ensuite se transformer potentiellement en effondrements liés à la dissolution du gypse suite aux intempéries du 15 juin 2010.

La méthodologie proposée devait permettre d’obtenir une carte des déplacements verticaux du sol depuis 2002 jusqu’après l’épisode pluvieux intense du 15 juin dernier (avec une précision millimétrique dans un cas idéal). L’analyse était focalisée sur les zones urbanisées susceptibles de subir des dommages de nature fonctionnelle ainsi que des préjudices humains.

1.2. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE

Le secteur sur lequel a été réalisée l’étude se trouve dans le centre du département du Var, entre la plaine de l’Argens et les collines du Haut-Var, au niveau des communes de Draguignan, Flayosc et Trans-en-Provence. La Nartuby, rivière qui rejoint l’Argens au niveau des Arcs, traverse Draguignan et Trans-en-Provence.

Sur une population départementale de près de 900 000 habitants, les trois communes en question regroupent 11 669 habitants. On distingue (Illustrations 2 et 3) :

- Draguignan, la sous-Préfecture (en 5ème place en termes de population dans le département avec 32 800 habitants sur une superficie de 5 389 ha) ;

- Flayosc qui compte 4 800 habitants sur une superficie de 1 699 ha ;

- Trans-en-Provence qui compte 3 900 habitants sur une superficie de 4 595 ha.



Illustration 2 : Localisation de la zone d’étude et des zones urbanisées (en grisé) ainsi que les principales voies de communication (sources : BD Carto de l’IGN et BRGM)

Illustration 3 : Représentation et localisation des trois communes concernées (en noir) et de la rivière la Nartuby en bleu (sources : scan 25 et BD Carto IGN



1.3. CONTEXTE GEOLOGIQUE D’un point de vue géologique, le secteur de Draguignan se trouve au cœur de la zone appelée Basse Provence orientale, entre la zone cristalline des Maures au Sud, et la Provence calcaire jurassique au Nord, avec au centre la dépression Permienne dominée par le gradin triasique sur lequel reposent les trois communes de Flayosc, Draguignan et Trans-en-Provence. La topographie de cette région est particulièrement morcelée, et reflète fidèlement la complexité des divers étages de l'édifice tectonique d'une portion de la chaîne provençale fortement érodée2. Les premiers dépôts du Trias de Provence (« grès bigarrés» à faciès Buntsandstein) se sont faits en milieu fluviatile, au cours de l'Anisien. La nature des paléosols et la présence de galets éolisés témoignent du climat aride qui a régné au début du Trias. Les reliefs, peu importants à l'époque, permettent une large divagation des cours d'eau. L'enchevêtrement complexe des chenaux successifs (système en tresse) permet de retrouver ces dépôts en continu sur une vaste surface3.

L’illustration 4 présente la géologie de manière générale sur le secteur de Draguignan et des communes de Flayosc et Trans-en-Provence. La suivante (Illustrations 5) présente la légende et la description des formations lithologiques. On distingue bien l’ensemble triasique dans les tons orange-marron, et plus particulièrement la formation décrite comme contenant du gypse, représentée en brun : t7-9 Keuper : argiles rouges, gypse, dolomies, cargneules.

Illustration 4 : Contexte géologique du secteur de Draguignan – Flayosc - Trans-en-Provence (d’après la carte géologique harmonisée du département du Var – BRGM – 1/50 000e)

2 D’après la notice de la carte géologique au 1/50 000e du BRGM n°1023 DRAGUIGNAN

3 D’après la notice de la carte géologique au 1/50 000e du BRGM n°1024 FREJUS



Illustration 5 : Légende de la carte géologique du secteur de Draguignan – Flayosc – Trans-en-Provence (d’après la carte géologique harmonisée du départtement du Var – BRGM –

1/50 000e) D’après les cartes géologiques du BRGM au 1/50 000e (Draguignan, Fayence, Fréjus et Grasse-Cannes), le Keuper forme une masse puissante et chaotique, où toute stratigraphie détaillée est très délicate, voire impossible à établir. Néanmoins, de haut en bas, on peut reconstituer la série suivante :

- dolomies blanches à débit parallélépipédique alternant avec des marnes vert

réséda (au jour) ; - marnes irisées vert pastel et lie de vin, avec des cargneules géométriques plus

ou moins massives (parfois en blocs énormes), gypses panachés, dolomies stratifiées en un banc d'une dizaine de mètres, argiles plastiques grises (pouvant atteindre 50 m d'épaisseur) avec amas de lignite visibles près des sources de la Siagne et à Tourette représentant les Grès à roseaux ;

- argiles noires avec gypse panaché et marnes verdâtres ; - dolomies cargneulisées en bancs stratifiés et épaisses de plusieurs mètres ; - marnes dolomitiques jaunâtres, cargneules, gypse et marnes jaunâtres.

L'ensemble dépasse 100 m d'épaisseur.



L’illustration 6 montre un affleurement de Keuper (t3 sur la carte géologique de Salernes – 997 située plus au nord), photographié pour les besoins de l’étude de reconnaissance de l’état de catastrophe naturelle « mouvements de terrain », réalisée par le BRGM à la demande de la Préfecture du Var suite aux intempéries des 15 et 16 juin 20104.

Illustration 6 : Affleurement de Keuper (t3 sur la carte géologique au 1/50 000e du BRGM – Salernes – 997), source : BRGM

1.4. MOUVEMENTS DE TERRAIN ET CAVITES NATURELLES RECENSEES

La région de Draguignan, jusqu’à Fayence, Bargemon, Callian et Montauroux, est exposée à des risques forts de déstabilisation des terrains par les processus de dissolution du gypse (Nicod, 1967 et 1976 ; Busch 1988 et rapport du CETE Méditerranée P. Potherat). Pour exemple le « trou de Peyrui » à Bargemon est un fontis qui s’est produit en 1992 et menace toujours tout un quartier pour lequel une procédure d’expropriation est encore en cours.

La Dracénie, avec la ville de Draguignan où de nombreux effondrements ou fontis forment des entonnoirs dénommés clapes, est particulièrement soumise au risque d’effondrement par dissolution. Les évènements recensés y sont nombreux :

- Le quartier de La Clappe (Illustration 7) est particulièrement frappé par les évènements de type effondrement : 1976, 1998, et d’autres évènements plus anciens non datés. Ce quartier présente une doline d’effondrement qu’un glissement de terrain est venu colmater, et une église affectée de tassements en 1960. Les terrains gypseux triasiques affleurent largement sur les flancs des coteaux au nord de Draguignan. Ces terrains sont soumis aux phénomènes de dissolution du gypse qui peuvent donner naissance à des cavités souterraines.

4 Rapport BRGM/RP-59001-FR - Rapport d’expertise pour la reconnaissance de l’état de catastrophe naturelle mouvements de terrain sur 5 communes du Var (Le Rayol-Canadel-sur-mer, Vidauban, Trans-en-provence, Villecroze et Tourtour) suite aux intempéries des 15 et 16 juin 2010



- ZAC des Négadis-les-Colettes dont les immeubles ont subi des fissurations au point que l’un d’entre eux a été évacué en 1988. Par ailleurs, des prospections pour l’alimentation en eau de la ville avaient décelé des anomalies gravimétriques probablement liées à la présence de vides en profondeur (Busch, 1988).

Illustration 7 : Photos prises lors d’une visite de terrain en 2001 (Des Garets, 2001) - Effondrement associé à un glissement de terrain, avec failles en escalier (à gauche) témoignant

de l’activité de l’effondrement qui évolue en glissement. Dépression de près de 30 m de diamètre laissée par un ancien effondrement (à droite).

Concernant les événements connus de type effondrements, une dizaine a été recensée sur la superficie des trois communes, survenus avant l’épisode pluvieux de juin 2010. Ces événements de type effondrements n’ont pas tous une origine liée à la dissolution de gypse, certains se sont formés par simple effondrement de vides karstiques. Sur l’illustration suivante (illustration 8), il est mis en évidence que ces effondrements ne sont pas tous situés sur des formations gypseuses. On dénombre néanmoins quelques cavités situées sur du Trias voir même du Trias gypseux et sans effondrements connus à ce jour.

Illustration 8 : Localisation des effondrements connus et des cavités souterraines d’origine naturelle (source : BRGM)



1.5. OBJECTIFS ET DEROULEMENT DU PROJET

L’objectif de cette étude est bien de surveiller les indices annonciateurs d’effondrements de type tassement du sol qui pourraient se produire sur ce territoire constitué principalement de formations triasiques et en particulier de gypse. En effet, sur les 11 683 ha que recouvrent les trois communes, 64% reposent sur des formations Triasiques, et 29% sur des formations décrites comme contenant du gypse (t7-9).

Les zones urbanisées quant à elles couvrent près de 18% de la surface des trois communes. Au total, ce sont 13 % des zones urbanisées sur la surface des trois communes qui se trouvent sur des formations du Trias, dont 5% sur du gypse.

L’illustration page suivante (Illustration 9) présente les surfaces urbanisées sur les trois communes de Draguignan, Flayosc et Trans-en-Provence par rapport à la présence de Trias voir de formations gypseuses.

L’analyse par interférométrie radar différentielle proposée par le BRGM s’est concentrée principalement sur ces 5% de la superficie des trois communes, ainsi que sur les zones concernées par du Trias non différencié pouvant contenir ponctuellement des formations gypseuses

Afin d'atteindre l’objectif fixé, le programme de travail s’est déroulé en trois étapes :

Phase 1 :

Achat de 28 « scènes » radar archivées sur la zone d’intérêt entre le 30 décembre 2002 et le 26 juin 2010

Acquisition complémentaire de 2 scènes postérieures à l’événement du 15 juin : - 30 août 2010 - 4 octobre 2010

Phase 2 :

Analyse et interprétation des images pour produire une carte des mouvements du sol et analyse temporelle des déplacements enregistrés, au cours de la période couverte par les scènes radars acquises, sur un certain nombre de cibles surfaciques.

Phase 3 :

Suivant les résultats obtenus, mise en forme de ces résultats à l’échelle régionale afin de montrer l’impact d’un tel événement et les conséquences possibles en termes de mouvements du sol.

Illustration 9 : Représentation des zones urbanisées sur les formations du Trias et et plus particulièrement les formations pouvant contenir du gypse (sources : BD Carto IGN, carte

géologique harmonisée sur le Var, au 1/50 000e, BRGM)



2. Rappels sur le phénomène d’effondrement

L’objectif du travail réalisé ici est de détecter des indices précurseurs d’effondrements potentiels liés à l’évolution de cavités souterraines, c'est-à-dire de légers tassements du sol, qui pourraient avoir été formées par de la dissolution de gypse.

Ainsi, c’est le phénomène d’affaissement même minime qui va être recherché, pouvant par la suite évoluer en effondrement.

De façon générale, le gypse et les formations qui lui sont généralement associées, dans le Trias de la région Provence Alpes Côte d’Azur, sont des matériaux qui présentent des propriétés particulières : roches tendres (2 sur l’échelle de Mohs) et facilement érodables par l’eau, haut degré de solubilité (2 g/l), mobiles car peu denses (2,3) avec un seuil de plasticité placé très bas leur donnant de fortes aptitudes à migrer verticalement ou latéralement. Une forte instabilité est dévolue à ces affleurements d'évaporites, les formations superficielles sus-jacentes étant en outre souvent impliquées dans les mouvements de terrain. Localisés de manière parfois insolite vu la variété des modes de genèse, les terrains gypseux avec ses roches associées, doivent faire l’objet d’une attention particulière car les instabilités qui en découlent sont des menaces permanentes pour la sécurité des personnes et des biens : l’aléa est sournois car généralement caché, et brutal lorsqu’il s’agit de mouvements de terrain verticaux (effondrements, fontis). Au-delà des connaissances géologiques, géomorphologiques et hydrokarstiques, l'aménagement des secteurs concernés requiert des investigations géophysiques et géotechniques.

Les définitions et illustrations de l’ensemble de ce chapitre sont issues du Classeur sur le risque mouvements de terrain réalisé par le BRGM pour le compte du Conseil Régional et de la DREAL PACA et paru en janvier 2011.

2.1. DEFINITION D’UN AFFAISSEMENT Les affaissements sont des dépressions topographiques en forme de cuvette plus ou moins profonde dues au fléchissement lent et progressif des terrains de couverture, avec ou sans fractures ouvertes, consécutif à l'évolution d'une cavité souterraine. Il n’y a pas de rupture en surface. Des efforts de flexion, de traction et de cisaillement, et des tassements différentiels peuvent se manifester dans les zones de bordure. Dans certains cas, les affaissements peuvent être le signe annonciateur d’effondrements (Illustrations 10 et 11).



Illustration 10 : Schéma théorique d’un affaissement (source : BRGM) En surface, une couverture épaisse formée de terrains déformables ou meubles sera favorable à des phénomènes de type affaissements.

llustration 11 : Affaissement à Chateaudouble (Var – 83), source : BRGM

2.2. DEFINITION D’UN EFFONDREMENT

Les effondrements se produisent de façon brutale. Ils résultent de la rupture des appuis ou du toit d'une cavité souterraine, rupture qui se propage jusqu'en surface de manière plus ou moins rapide, et qui détermine l'ouverture d'une excavation grossièrement cylindrique (Illustrations 12 et 13). Les dimensions de cette excavation dépendent des conditions géologiques, de la taille et de la profondeur de la cavité ainsi que du mode de rupture. Le phénomène peut être ponctuel (fontis, diamètre inférieur à 50 m, occasionnellement 100 m) ou généralisé (plusieurs hectares). La présence d'un banc raide dans les terrains recouvrant la cavité favorise les effondrements généralisés. Selon la profondeur de l'effondrement, un glissement de ses flancs peut se produire après l'événement.



Illustration 12 : Effondrement à Bargemon (Var – 83), source BRGM

Illustration 13 : Schéma théorique de la formation d’un effondrement (source : MEDDTL)

Il existe également des effondrements ayant pour origine la rupture de piliers d’anciennes exploitations par « chambres et piliers » (Illustrations 14 et 15).

Illustration 14 : Schéma théorique d’un effondrement formé par rupture de piliers (source : BRGM)

Illustration 15 : Effondrement à Saint-Pierre-les-Martigues (Bouches-du-Rhône – 13), source : BRGM



2.3. DECLENCHEMENT D’UN EFFONDREMENT Dans le cas des cavités dues au travail de l’homme (Illustration 16), l’effondrement résulte de la rupture progressive du toit (cloche de fontis), de la rupture locale d’un pilier (effondrement localisé), de la rupture de plusieurs piliers (effondrement généralisé) ou de la rupture des murs de la cavité (poinçonnement). Dans le cas des cavités naturelles (Illustration 17), l’effondrement est le plus souvent dû à l’instabilité des voûtes souvent favorisée par la présence de failles ou de diaclases. Des phénomènes de débourrage brutal du remplissage sableux ou argileux des poches karstiques se produisent fréquemment à la suite de précipitations exceptionnelles et peuvent remonter jusqu’à la surface. C’est ce type de phénomène qui est recherché sur la zone de Draguignan suite aux intempéries des 15 et 16 juin derniers. Illustration 16 : Effondrement généralisé lié à la présence d’anciennes carrières souterraines –

Gargas (Vaucluse - 84), source BRGM.

Illustration 17 : Effondrement à Aix-en-Provence (Bouches-du-Rhône – 13), source BRGM



2.4. LES FACTEURS D’INSTABILITE Les facteurs permanents (de prédisposition) On distingue cinq facteurs principaux :

- La pesanteur, moteur du mouvement ; - L'eau : creuse certaines cavités (gypse), est responsable de l’altération

physico-chimique des matériaux, met en charge les terrains recouvrant ; - La nature des terrains (lithologie) détermine la présence des cavités naturelles

(dissolution du gypse) ou anthropiques (mines et carrières) ; - La structure du gisement (pendages, discontinuités) a une influence directe sur

la stabilité de la cavité ; - Les paramètres d’exploitation des cavités anthropiques sont également des

facteurs déterminants (taux d’exploitation, géométrie du découpage, mode d’abattage, etc.).

Les facteurs variables dans le temps (déclenchant, aggravant)

- Hygrométrie. L’infiltration d’eaux superficielles ou les variations du niveau des nappes phréatiques peuvent altérer considérablement la résistance mécanique des matériaux ;

- Mise en charge hydraulique. Après de longues périodes pluvieuses, l’augmentation de la masse des terrains recouvrant peut entraîner l’effondrement de cavités ;

- Les séismes provoquent des vibrations qui peuvent entraîner l’effondrement de cavités ;

- Les actions humaines en surface (construction, terrassement, dépôts de remblais, circulation, transports, etc.) engendrent des surcontraintes, des vibrations ou des ébranlements pouvant accélérer le processus naturel de dégradation des cavités. Certaines activités modifient défavorablement les écoulements d’eau (déboisement, fuites de canalisation, etc.).

2.5. LA REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES EVENEMENTS « AFFAISSEMENTS ET EFFONDREMENTS » EN REGION PROVENCE ALPES COTES D’AZUR, ET DANS LE VAR

La répartition des événements affaissements et effondrements (principalement effondrements) en région PACA montre une forte densité dans le département du Var (presque 60 événements au total), situés principalement dans le Haut-Var, la Dracénie et la vallée du Gapeau5 (Illustration 18).

5 Données issues des inventaires réalisés dans le cadre de la cartographie régionale alea mouvement de terrain en cours (sources : BD Mvt, RTM, Conseils Généraux).



Illustration 18 : Localisation des affaissements et effondrements sur la région PACA et leur répartition par département (source : BRGM)



3. Analyse par interférométrie radar différentielle

3.1. METHODOLOGIE GENERALE

L’interférométrie radar différentielle (radar à synthèse d’ouverture (InSAR)) est une technique satellitaire de détection et de mesure du déplacement de la surface du sol qui est de plus en plus utilisée dans différents domaines des Sciences de la Terre (Massonnet and Feigl, 1998). Le capteur embarqué sur une plateforme satellitaire envoie des ondes radar au sol et mesure l’amplitude et la phase de l’onde rétrodiffusée vers le satellite par les objets au sol. De facto, ce système mesure la distance entre le capteur embarqué et le sol à chaque passage du satellite (tous les 35 jours environ). En analysant les données relatives aux passages du capteur sur la même zone, on peut construire des séries temporelles qui représentent l’évolution dans le temps de la distance entre le capteur et le sol. Si des mouvements du sol se produisent, on peut reconstruire l’histoire du déplacement du sol avec une précision millimétrique dans un cadre idéal.

L’InSAR représente un outil unique pour détecter les déplacements de terrain relatifs à un phénomène naturel (glissements de terrain, tremblements de terre, éruptions volcaniques) ou à des phénomènes anthropiques comme, par exemple, la subsidence minière.

Pour mettre en évidence d’éventuels mouvements du sol dans le Var, les données radar issues du capteur ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) embarqué sur la plateforme ENVISAT de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) ont été utilisées. Au total, 30 « scènes » radar sur la zone d’intérêt entre 2002 et octobre 2010 ont été utilisées.

D’un point de vue technique, selon la qualité des données, deux méthodes de traitement du signal parmi les plus robustes aujourd’hui pouvaient être appliquées : une technique dite « small baseline subset » (Usai, 2003) et une technique complémentaire dites Persistent Scatterers Interferometry » (PSI, Ferretti et al., 2001). Ces deux méthodes produisent une carte de mouvements du sol et une série temporelle caractérisant le mouvement des cibles radar au sol dans le temps. Le radar utilisé ici (bande C) ne donne un signal cohérent et exploitable que dans des zones urbanisées ou bien qui présentent une faible couverture végétale. C’est finalement la première méthode qui a été appliquée dans le cadre de cette étude.

3.2. CARACTERISTIQUES DU RADAR INTERFEROMETRIQUE SAR ET DES PRISES DE VUES

L’interférométrie radar est un moyen de mesure et de détection de la déformation de la surface du sol de plus en plus utilisé dans différents domaines des Sciences de la



Terre. Ses principes ont fait l’objet de nombreux travaux depuis les années 1990 (Gabriel et al, 1989 ; Massonnet et al., 1993; Carnec et al.,1996, Avallone, 2003). Le radar SAR (Synthetic Aperture Radar) est un système « actif », c’est-à-dire qu’il est sa propre source d’illumination. Il émet des ondes dans le domaine des micro-ondes (ondes hyperfréquences). Une première antenne émet un signal (faisceau d’ondes) qui, après sa rétrodiffusion sur la surface terrestre, est ensuite enregistré par une autre antenne (qui est généralement la même dans le cas des radars spatiaux). L'atmosphère et les nuages sont quasi-transparents dans cette gamme de longueurs d'ondes. Les instruments SAR permettent ainsi d’acquérir des images à la fois de jour comme de nuit, indépendamment des conditions météorologiques présentes sur la région observée. La possibilité d’une illumination continue du radar et les caractéristiques orbitales des satellites permettent de distinguer deux points de vues pour les acquisitions : des orbites dites « descendantes», pendant lesquelles le satellite se dirige approximativement du nord-est vers le sud-ouest, et les orbites « montantes », pendant lesquelles le satellite se déplace du sud-est vers le nord-ouest – la zone imagée sera observée suivant une direction plus ou moins opposée suivant le type (Illustration 19). Les instruments satellitaires actuels (satellites ERS, ASAR, RADARSAT, …) pointent leurs faisceaux dans une direction approximativement perpendiculaire à sa direction de déplacement. Il est possible qu’une cible puisse être illuminée par plusieurs orbites descendantes et/ou montantes, avec des géométries de prises de vue différentes. Pour les distinguer, on identifie chaque géométrie d’acquisition par deux caractéristiques. La première, la « track », définit la trace du satellite au cours du déplacement sur son orbite. Il existe un nombre fini de ces traces et celles-ci sont répétées régulièrement par le satellite. Le deuxième paramètre, la « frame », est défini par la latitude de la zone ciblée et la taille de l’image. C’est la zone couverte par une image pour une track et une latitude donnée. Un jeu de données compatibles pour les traitements interférométriques devra ainsi être acquis sur des tracks/frames identiques. Les images issues d’un radar satellitaire consistent en fait en une série temporelle de signaux rétrodiffusés vers le satellite par des réflecteurs élémentaires situés à des endroits différents mais dont les échos arrivent au même instant. L’image est donc échantillonnée en temps d’arrivée, équivalents à des distances cibles-capteur (p. e. Massonnet et Feigl, 1998). Après acquisition du signal, pour pouvoir discriminer les contributions élémentaires de chaque réflecteur, il est nécessaire que le satellite radar illumine sa cible selon une direction oblique (23° pour Envisat). A partir de la plate-forme, le radar envoie, perpendiculairement (dans le cas des capteurs couramment utilisés) à sa trajectoire, un train d’onde hyperfréquences. Chaque impulsion se propage à la vitesse de la lumière et le temps de propagation est proportionnel à la distance entre l’antenne et la cible. La figure 1 illustre la géométrie de la prise de vue d’un satellite.



Illustration 19 : Schéma de la configuration de prises de vues du SAR interférométrique ;∆φ, phase interférometrique ;λ, longeur d’onde ; Dist1-2, distances cible-satellite (r1 et r2 dans la

figure). La géométrie conventionnellement utilisée a comme origine la position du satellite. L’axe des ordonnées d’un tel système est nommé « axe des azimuts » et il est parallèle à la direction de déplacement du satellite. L’axe des abscisses dit « axe des distances », correspond à la direction normale à la trajectoire du satellite, celle de la direction de propagation des ondes qui constituent le faisceau. L’image SAR est toutefois échantillonnée en azimut / distance du pixel capteur en ligne de visée. Le signal radar mesuré est un signal complexe à deux composantes: l’amplitude (ou module, parfois fourni sous forme de son carré, l’intensité) et la phase. L’amplitude représente l’énergie du signal qui une fois rétrodiffusée, rejoint l’antenne. Sa valeur dépend de différents facteurs liés à l’instrument (fréquence, polarisation, angle d’incidence, etc.) et à l’interaction entre l’onde radar et le sol (rugosité à l’échelle de la longueur d’onde du radar, propriétés diélectriques du sol). La phase, d’autre part, possède l’information de la distance existante entre le satellite et le pixel illuminé. La phase mesurée à son arrivée au satellite après rétrodiffusion sur le sol est la somme de deux contributions différentes: la contribution liée au trajet aller/retour entre le satellite et la cible (appelée ‘phase de trajet’), et la contribution liée au déphasage lors de la réflexion sur la cible (appelée ‘phase du pixel’), qui dépend à la fois des propriétés radioélectriques de la cible (réflexion surfacique ou volumique, teneur en humidité) et de la répartition spatiale des réflecteurs élémentaires à l’intérieur du pixel.



L’intérêt de la phase a longtemps été ignoré car cette information, pour une seule prise de vue, a une structure de bruit blanc (du fait de la contribution ‘phase de pixel’). Cependant, si la phase peut être comparée à un bruit blanc du fait de sa non-continuité spatiale, cela n’est plus vrai dans le temps. Ainsi, deux passages successifs du satellite, en conditions géométriques identiques, produisent la même image de phase avec des différences très faibles. C’est le principe de l’interférométrie. L’interférométrie radar représente un outil unique pour obtenir une topographie très détaillée d’une zone déterminée et pour détecter les déplacements de terrain relatifs à un phénomène naturel quelconque (glissements de terrain, tremblements de terre, éruptions volcaniques ou à des phénomènes anthropiques comme, par exemple, la subsidence minière). C’est une technique de traitement d’images basée sur la différence de phase, pixel par pixel, de deux images radar acquises dans des conditions de prise de vue similaires afin de s’affranchir de la contribution interne du pixel (‘phase du pixel’). Plus précisément, elle utilise leur composante de phase comme une mesure de la distance du sol au satellite, afin de produire une matrice de différence de phase. L’image résultante est couramment appelée « interférogramme ». On obtient, donc, directement les deux produits interférométriques: l’image de différences de phases (ou interférogramme) et l’image du produit des amplitudes des deux images de départ, qui représente son module. A partir d’un Modèle Numérique de Terrain (MNT) et de l’orbite de l’image de référence, encore appelée « maîtresse », une image d’amplitude de topographie est simulée en géométrie radar afin de permettre le recalage entre l’image maîtresse et l’image simulée. Ceci permet, d’une part, le calcul d’une table de conversion permettant l’orthorectification de l’ensemble des produits ; ils sont ainsi adaptés à la géométrie du MNT. D’autre part (en prenant en compte les informations orbitales des deux images), le MNT est utilisé pour produire une simulation d’interférogramme correspondant à la contribution de la topographie à la phase. Dans cette simulation d’ interférogramme, les franges (dues au fait que les phases sont mesurées à 2π radians prés) définissent les courbes de niveaux du relief de la région étudiée et sont espacées entre elles d’une valeur qui correspond à ce que l’on appelle altitude d’ambigüité du couple interférométrique. Plus l’altitude d’ambigüité sera importante, plus ces franges seront espacées. La deuxième image (« esclave ») est ensuite recalée sur l’image maîtresse afin d’obtenir un interférogramme contenant à la fois les contributions de la topographie et de la déformation. La différence entre les deux interférogrammes ainsi produits permet d’isoler la déformation. L’interférogramme différentiel résultant est enfin ortho-rectifié. En pratique, ces étapes ayant été franchies, d’autres artefacts, tels que des effets atmosphériques, peuvent apparaître dans les interférogrammes produits.



3.3. DONNEES ET TRAITEMENTS UTILISES

Nous avons utilisé au total 30 images du capteur ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) du satellite européen Envisat acquises entre le 30/12/2002 et le 04/10/2010, dont 28 en archive et 2 programmées (Illustration 20). Une des premières étapes du traitement InSAR est la focalisation des images, processus qui consiste à augmenter la résolution spatiale de la donnée à travers la compression du signal modulé en distance et en direction d’azimut. Une fois les images focalisées, on procède à une opération de co-registrement - qui consiste à chercher les coefficients de polynômes de recalage entre une image de référence (la première en temps, par exemple) et les autres et ajuster ainsi les images à une même géométrie. Ce processus permet la superposition pixel par pixel de toutes les images du jeu de données. C’est après cette étape que l’on s’intéresse à la phase des images radar pour produire les interférogrammes. Ensuite, on calcule tous les couples interférométriques possibles à partir des 30 données SAR. Cette méthodologie permet d’estimer le l’évolution temporelle de la zone d’étude vis-à-vis du signal radar. Nous aurons également une estimation à grande échelle des mouvements éventuels sur la surface de la zone d’étude, ce qui permettra de planifier l’étude interférométrique particulière par la suite. Nous modélisons la composante topographique à la phase interférométrique de chaque interférogramme à partir d’un modèle Numérique de Terrain issu de la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM – Farr et al., 2004) à environ 90m de résolution (sur-échantillonné à 45 mètres). La composante topographique est ensuite soustraite de tous les interférogrammes. Par la suite, nous ne décidons de garder que les interférogrammes différentiels caractérisés par une courte baseline perpendiculaire (facteur qui détermine la sensibilité du signal à la topographie). Ainsi, nous allons intrinsèquement utiliser les interférogrammes qui ne sont pas (ou peu) affectés par la topographie. Nous fixons le seuil de baselines perpendiculaires à 150 mètres. Ainsi, on calcule 65 interférogrammes différentiels à courte baseline.



Capteur Date d'acquisition LOS

ASAR 30/12/2002 23° ASAR 15/12/2003 23° ASAR 20/09/2004 23° ASAR 25/10/2004 23° ASAR 29/11/2004 23° ASAR 03/01/2005 23° ASAR 07/02/2005 23° ASAR 14/03/2005 23° ASAR 18/04/2005 23° ASAR 23/05/2005 23° ASAR 27/06/2005 23° ASAR 01/08/2005 23° ASAR 05/09/2005 23° ASAR 27/02/2006 23° ASAR 03/04/2006 23° ASAR 17/07/2006 23° ASAR 25/09/2006 23° ASAR 30/10/2006 23° ASAR 08/01/2007 23° ASAR 19/03/2007 23° ASAR 03/11/2008 23° ASAR 16/02/2009 23° ASAR 01/06/2009 23° ASAR 14/09/2009 23° ASAR 19/10/2009 23° ASAR 23/11/2009 23° ASAR 28/12/2009 23° ASAR 21/06/2010 23° ASAR 30/08/2010 23° ASAR 04/10/2010 23°

Illustration 20 : Données ENVISAT ASAR utilisées

L’information contenue dans ces interférogrammes est connue « modulo 2π », ainsi nous devons procéder à une opération dite de « déroulement de phase ». Cette opération est importante pour obtenir une information correcte sur le déplacement de la surface mais aussi car des erreurs de déroulement peuvent se propager à l’ensemble de l’interférogramme. Nous utilisons un filtrage de Goldstein afin de réduire le bruit sur la phase et une méthode de déroulement basée sur un algorithme dit « minimum cost flow » (Costantini and Rosen, 1999; Werner et al . , 2002) en utilisant l’interférogramme sous-échantillonné comme modèle d’entrée. Pour chaque groupe de pixels, l’algorithme cherchera à être toujours entre +π et –π du modèle. Ce traitement limite les erreurs de déroulement. Comme un signal résiduel dû à la topographie peut encore affecter les interférogrammes, nous calculons les coefficients d’une régression linéaire de la phase

Images (3) post intempéries



résiduelle par rapport à l’altitude dans les interférogrammes déroulés. Ainsi nous générons un modèle de phase interférométrique dépendant de la topographie que, par la suite, nous soustrairons à chaque interférogramme correspondant. Cette méthode permet d’améliorer le signal InSAR (vis-à-vis de la recherche du déplacement du sol) et aussi de corriger d’éventuels résidus de phase « troposphérique » corrélés à la topographie.

3.4. LA METHODE MULTI-BASELINE

Pour exploiter toute la base de données InSAR ainsi créée, nous décidons d’utiliser la méthode de traitement connue sous le nom de Small Baseline Subset ou SBAS (Berardino et al., 2003). Cette méthode, conçue par Usai et al., (1999) et développée dans un certain nombre d’études (Lundgren et al., 2001 ; Usai, 2003 ; Le Mouelic et el., 2005 ; Lundgren et al., 2009) est implémentée dans la chaîne d’outils GAMMA (de Gamma Remote Sensing AG) sous le nom de multi-Baseline (MB –Wegmuller et al., 2009).

La méthode multi-Baseline (MB) utilise une méthode basée sur les moindres carrés pondérés pour générer une série temporelle de phases de déplacement déroulées à partir d’une séquence de données d’entrée InSAR déroulées et « multi référence » principalement dues à la déformation du sol. Autrement dit, il s’agit à partir des interférogrammes existants, de reconstituer une série de pseudo-interférogrammes ayant tous comme image maitresse celle correspondant à la première date de la série et comme images esclaves, celles correspondant à chacune des dates d’acquisition. L’idée implicite à la méthode est que l’interférogramme entre les dates Tj et Tk est la différence des interférogrammes entre T0 et Tk et T0 et Tj : si l’on dispose de suffisamment d’interférogrammes au départ on peut ainsi reconstituer la série même si l’interférogramme entre T0 et Tk n’a pas été produit en raison (par exemple) d’une cohérence trop faible (Usai, 2003). Les pixels pour lesquels la cohérence du signal est égale à zéro (zones à couverture végétale importante, par exemple), ne seront toutefois pas retenus par l’algorithme (on notera que l’on a sélectionné les interférogrammes ayant une cohérence globale acceptable).

Par la suite, nous utilisons les séries temporelles de phases déroulées obtenues pour produire une carte de vitesse linéaire que l’on calcule à partir d’une régression linéaire sur chaque pixel de la donnée produite et sur la durée de la série. En faisant l’hypothèse que d’éventuelles contributions atmosphériques à la phase interférométrique évoluent d’une façon non-linéaire avec le temps, la carte de vitesse linéaire obtenue est peu affectée par les composantes (biais) atmosphériques affectant chacune des acquisitions radar.

La dernière étape du traitement consiste à projeter la donnée radar dans un système cartographique connu et à supprimer les distorsions induites par le relief topographique sur la donnée radar. Cette étape est conduite à l’aide du Modèle Numérique de Terrain SRTM (pas de 90 mètres, WGS84).



4. Résultats

4.1. LA CARTE DE VITESSES LINEAIRES

Nous avons produit deux types de résultats. Une carte des vitesses linéaires des déplacements du sol et/ou des réflecteurs, mesurées le long de la ligne de visée du satellite (23° sur la verticale) qui, on le rappelle, pointe le sol depuis une orbite descendante, inclinée à ~98° par rapport à l’équateur et donc quasiment Nord-Sud (Illustration 21).

Illustration 21 : Carte des vitesses linéaires (2002-2010).

En bref, nous mesurons les éloignements et rapprochements depuis ou vers le satellite. Ces mouvements sont visualisés sous forme de code-couleur dans lequel le rouge représente un éloignement de la cible radar du satellite et le bleu représente un rapprochement de la cible radar vers le satellite. Vu la configuration du satellite et la géométrie d’acquisition de la donnée, nous pouvons dire que le mouvement du sol mis en évidence dans la carte de vitesses linéaires peut être dû à des mouvements verticaux du sol de type subsidence (rouge) ou gonflement (bleu), ou bien à la projection de mouvements horizontaux sur la ligne de visée.

Il convient en effet de préciser que des mouvements horizontaux importants vers l’ouest pourraient être confondus avec des mouvements de subsidence faibles. Mais également, des mouvements horizontaux importants vers l’est pourraient être confondus avec des mouvements de gonflement faibles. Pour donner une idée du

DRAGUIGNAN

Trans-en-Provence

Flayosc



ratio, on distingue deux cas, en considérant un radar du type ASAR (utilisé dans cette étude) : 1) un mouvement de 3 mm/an (par exemple) en ligne de visée (LOS) pourrait être produit par un mouvement purement vertical de 3.26 mm/an. 2) un mouvement de 3 mm/an (par exemple) en LOS pourrait être produit par un mouvement purement horizontal est-ouest de 7.69 mm/an. Toutes autres combinaisons parmi les différentes composantes du déplacement du sol sont possibles et elles donneraient des mesures LOS intermédiaires.

4.2. LES SERIES TEMPORELLES

Le deuxième produit que nous obtenons est un ensemble de séries temporelles. Celles-ci visent à décrire l’évolution du déplacement d’un groupe de pixels dans le temps (points 1-13). Nous avons sélectionné 13 séries temporelles couvrant la zone d’étude.

4.2.1. Choix de sites

13 sites ont été choisis sur lesquels une série temporelle va être créée. Il s’agit de sites urbanisés sur les 3 communes Draguignan, Flayosc et Trans-en-Provence, où la carte des vitesses linéaires montre une vitesse relativement importante (teintes orangée-rouge) pouvant atteindre 3 à 5 mm/an (Illustration 22).

Illustration 22 : Localisation des series temporelles sur la ville de Draguignan (sur support cartographique Google earth)



Deux sites qui faisaient apparaître sur des zones urbanisées des valeurs de vitesses relativement élevées ont été choisis sur les communes voisines de Flayosc et Trans-en-Provence (Illustration 23 et 24).

Illustration 23 : Série temporelle sur la commune de Flayosc (sur support cartographique Google earth)

Illustration 24 : Série temporelle sur la commune de Trans-en-Provence (sur support cartographique Google earth)

Il n’a pas été retenu le secteur de la Clappe comme secteur sur lequel réaliser des séries temporelles, même si ce secteur est connu comme étant en mouvement. En effet, il avait été décidé d’orienter ce travail sur des secteurs fortement urbanisés sur lesquels il était difficile de trouver des traces d’effondrement, la méthodologie d’analyse par interférométrie différentielle utilisée (méthode multi-Baseline) donnant de meilleurs résultats sur ces zones bâties. Néanmoins, on peut remarquer que les vitesses linéaires apparaissent comme relativement élevées au sud de la route entre le centre de Draguignan et la Clappe (en rouge), correspondant à un affaissement du sol, ce qui

12

13



valide les premiers résultats obtenus par cette analyse de carte de vitesses (Illustration 25).

Illustration 25 : Localisation du secteur de la Clappe et des cavités naturelles connues (www.bdcavites.fr) sur la carte des vitesses linéaires (support cartographique Google earth)

4.2.2. Analyse des séries temporelles

L’objectif de cette première analyse des séries temporelles est de mettre en évidence les éventuels mouvements du sol, réguliers ou non, de type tassements, pouvant être annonciateur d’un futur effondrement de terrain, et qui se sont produits ou qui se produisent (en continu) depuis 2002, date de la première « scène radar » exploitée.

En effet, avant d’évaluer les effets des intempéries du 15 juin 2010 sur les mouvements du sol, il était nécessaire d’apprécier l’historique des éventuels mouvements passés.

Chacune des 13 séries temporelles sélectionnées va ainsi être analysée afin d’identifier l’allure de la courbe linéaire de tendance et les valeurs maximales probables de tassement (Illustrations 26 à 32).

0 250 500 m



Illustration 26 : Séries temporelles 1 et 2

Ces deux séries montrent peu de déplacements de type tassement significatifs hormis la série n°1 qui indique un maximum probable (en tenant compte de l’incertitude) de subsidence de 35 mm en juillet 2010.

p 1

-0,1-0,08-0,06-0,04-0,02

00,020,040,060,080,1

31/12/2002 31/12/2003 30/12/2004 30/12/2005 30/12/2006 30/12/2007 29/12/2008 29/12/2009

dates

mét

res

(lign

e de

vis

ée)

Valeur maximale : 0.035 m

DRAGUIGNAN

p 2

-0,1-0,08-0,06-0,04-0,02

00,020,040,060,080,1

31/12/2002 31/12/2003 30/12/2004 30/12/2005 30/12/2006 30/12/2007 29/12/2008 29/12/2009

dates

mét

res

(lign

e de

vis

ée)

DRAGUIGNAN




Ces deux séries montrent également peu de déplacements de type tassement significatifs hormis a série n°3 qui indique un maximum probable (en tenant compte de l’incertitude) de subsidence de 30 mm en juillet 2010.

p 3

-0,1-0,08-0,06-0,04-0,02

00,020,040,060,080,1

30/10/2002 30/10/2003 29/10/2004 29/10/2005 29/10/2006 29/10/2007 28/10/2008 28/10/2009

dates

mét

res

(lign

e de

vis

ée)


DRAGUIGNAN

p 4

-0,1-0,08-0,06-0,04-0,02

00,020,040,060,080,1

30/10/2002 30/10/2003 29/10/2004 29/10/2005 29/10/2006 29/10/2007 28/10/2008 28/10/2009

dates

mét

res

(lign

e de

vis

ée)

DRAGUIGNAN




Ces deux séries montrent peu de déplacements de type tassement significatifs hormis la série n°6 qui indique un maximum probable (en tenant compte de l’incertitude) de subsidence de 55 mm en juin 2009.

p 5

-0,1-0,08-0,06-0,04-0,02

00,020,040,060,080,1

30/12/2002 21/12/2003 11/12/2004 02/12/2005 23/11/2006 14/11/2007 04/11/2008 26/10/2009

dates

mét

res

(lign

e de

vis

ée)

DRAGUIGNAN

p 6

-0,1-0,08-0,06-0,04-0,02

00,020,040,060,080,1

30/12/2002 30/12/2003 29/12/2004 29/12/2005 29/12/2006 29/12/2007 28/12/2008 28/12/2009

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DRAGUIGNAN





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DRAGUIGNAN

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DRAGUIGNAN





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DRAGUIGNAN

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DRAGUIGNAN




Parmi ces deux séries, la n°11 montre un léger déplacement de type tassement indiquant une valeur maximum probable (contenant compte de l’incertitude) de subsidence de 33 mm en juillet 2010. Quant à la série n°12 (sur la commune de Flayosc), elle montre un déplacement beaucoup plus significatif pouvant atteindre (en tenant compte de l’incertitude) 78 mm en février 2009.

DRAGUIGNAN p 11

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FLAYOSC p 12

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dates

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res

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DRAGUIGNAN

FLAYOSC



Illustration 32 : Série temporelle 13

La série temporelle n°13 relevée sur la commune de Trans-en-Provence montre un maximum probable (en tenant compte de l’incertitude) de déplacement de type tassement de 38 mm en février 2009, ce qui peut paraître significatif au regard des autres valeurs.

4.3. INTERPRETATIONS

4.3.1. Analyse cumulée pluies – séries temporelles

En superposant l’ensemble des séries temporelles sur les 10 années concernées et en tenant compte des trois analyses post-intempéries, on remarque une tendance significative à la subsidence généralisée de la zone (quelques soient les sites de mesures). L’Illustration ci-dessous (Illustration 33) présente les résultats de cette première interprétation. On y note également le maximum probable de tassement dans le premier graphique, mesuré sur le site n°12 à Flayosc ainsi que la courbe de tendance générale qui montre une subsidence générale de l’ensemble des sites (hormis le site n°5 pour lequel l’évolution est quasi nulle en termes de mouvements du sol).

D’autre part, il est également possible de mettre en évidence sur cette synthèse une certaine cyclicité des mouvements du sol, même si celle–ci reste minime. Néanmoins, on note des tassements suivis de réajustements positifs du niveau du sol qui pourraient s’apparenter à des soulèvements, et qui pourraient, et ce n’est qu’une hypothèse à ce stade, correspondre davantage au phénomène de retrait gonflement de niveaux argileux qu’à une dissolution de gypse. Pour cela, nous avons comparé cette cyclicité avec la saisonnalité d’une part, et de gros événements pluvieux d’autre part, pour identifier un lien possible entre ce phénomène et une cause extérieure, météorologique ou non.

Illustration 33 : Synthèse des séries temporelles sur les 13 sites identifiés et sur les 10 années de recul (depuis décembre 2002)

p 13

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TRANS-EN-PROVENCE



Les données utilisées pour cette deuxième analyse ont été les données Météo France : cumul décadaire des hauteurs de précipitations, sur la station de Draguignan entre décembre 2002 et octobre 2010 (Illustration 34).

A partir du graphique des cumuls décadaires des hauteurs de précipitations sur la station de Draguignan ces 10 dernières années (Illustration 35), nous avons relevé des événements marquants de précipitations (cumul supérieur à 100 mm) ainsi que des périodes de fortes pluies sur plusieurs semaines voire plusieurs mois (en bleu) afin de les replacer sur le graphique des séries temporelles.

Au total, 8 événements ont été identifiés :

- le 21 octobre 2004 avec 127,8 mm de cumul de précipitation

- le 1er septembre 2005 avec 176,8 mm ;

- le 1er décembre 2006 avec 130,6 mm ;

- le 1er mai 2007 avec 108 mm ;

- le 1er novembre 2008 avec 113,7 mm ;

- le 11 décembre 2008 avec 145,5 mm ;

- le 21 décembre 2009 avec 103,2 mm ;

- le 15 juin 2010 avec 291,4 mm.

Illustration 34 : Cumul décadaire des hauteurs de précipitations sur la station de Draguignan sur 10 ans (météo France)

Illustration 35 : Comparaison des cumuls de précipitation avec les séries temporelles calculées ces 10 dernières années sur les 13 sites de Draguignan, Trans-en-Provence et Flayosc.



Ainsi, en observant la comparaison pluies – séries temporelles (Illustration 34), plusieurs remarques sont possibles :

Les huit épisodes de précipitation supérieurs à 100 mm de cumul de pluie ne se sont pas forcément produits pendant une période de forte pluviosité, en revanche, pour ceux qui s’inscrivent dans une période de pluie remarquable, ils se sont produits soit en début d’épisode pluvieux, soit à la fin ou même au milieu. On remarque dans l’évolution des séries temporelles une évolution particulière durant ces épisodes pluvieux :

- Episode du 21 octobre 2004 (127,8 mm), suivi de 1,5 mois de cumuls de pluies importants : tendance à la subsidence marquée jusqu’à la fin de l’hiver 2005 (mars 2005) ;

- Episode du 1er septembre 2005 (176,8 mm), suivi de 3 mois de cumuls de pluies importants : tendance au soulèvement quelques jours après la forte pluie (fin septembre 2005) et jusqu’à la fin de l’hiver 2006 environ ;

- Episode du 1er décembre 2006 (130,6 mm), marquant la fin d’une période de cumuls de pluies importants pendant (1,5 mois) : tendance au soulèvement au cours de l’épisode de pluie jusqu’à la fin de l’hiver 2007 ;

- Episode du 1er mai 2007 – RAS ;

- Episode des 1er novembre et 11 décembre 2008 (respectivement 113,7 et 145,5 mm) au cours d’une période de cumuls importants de pluie pendant 5 mois : tendance à la subsidence marquée à partir du premier événement de novembre 2008 et se poursuivant jusqu’à l’été 2009 (juin 2009), puis nouvelle période pluvieuse (printemps 2009) sans cumul supérieur à 100 mm accompagné d’un soulèvement assez fort jusqu’en septembre 2009 ;

- Episode du 21 décembre 2009 (103,2 mm) au cours d’une période de forts cumuls de pluie (4 mois) au cours de l’hiver 2009-2010, accompagné d’une tendance à la subsidence jusqu’à l’été 2010 ;

- Episode du 15 juin 2010 (291,4 mm) survenu en dehors d’une période de forts cumuls de pluies : épisode suivi quelques jours après d’un soulèvement assez marqué.

4.3.2. Relations possibles avec les battements de la nappe

L’Illustration suivante (Illustration 36) permet de voir sous forme graphique l’évolution de la profondeur du toit de la nappe phréatique à Draguignan (piézomètre Ste Barbe), et de noter d’éventuels battements réguliers susceptibles de pouvoir dissoudre facilement du gypse et par conséquent former des cavités souterraines susceptibles ensuite de s’effondrer.

Illustration 36 : Evolution de la nappe à Draguignan (piézomètre Ste Barbe) – source BRGM



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Le piézomètre Ste Barbe (coordonnées Lambert II étendue : X = 935574,38 ; Y = 1845648,38) se situe sur des formations de l’Holocène composé d’argiles, limons, et cailloux. L’observation des logs géologiques issus des forages inscrits en BSS (Banque de données du Sous-Sol du BRGM) réalisés à proximité du piézomètre indique pour l’un d’entre eux la présence du Keuper argleux à partir de 7 m de profondeur, et pour les autres la présence de dolomies triasiques directement sous une fine couche d’alluvions ou à partir de 12 m de profondeur. La formation du Keuper étant décrite comme une masse puissante et chaotique, où toute stratigraphie détaillée est très délicate, voire impossible à établir, cette formation est composée à la fois de dolomies blanches ou stratifiée, marnes irisées, gypses panachés, argiles plastiques, argiles noires avec gypse, dolomies cargneulisées et marnes dolomitiques jaunâtres, cargneules, gypse et marnes jaunâtres. L’ensemble pouvant dépasser les 100 m d'épaisseur.

Les relevés piézométriques présentés ici ont été réalisés entre janvier 2003 et août 2010 et montrent les variations interannuelles et inter saisonnières du niveau de la nappe (profondeur par rapport au sol). Quelques défaillances du piézomètre donnent par endroits des valeurs nulles qui ne sont pas à prendre en considération dans l’analyse, y compris les valeurs à partir de mai 2010 pour lesquelles le piézomètre n’a pas été opérationnel.

Néanmoins on peut remarquer:

- la profondeur de la nappe confirme sa présence dans la formation du Keuper ;

- globalement, le toit de la nappe est descendu puis est resté bas entre la fin 2002 et la fin 2007, avec une brève recharge pendant le premier semestre 2007. Les deux hivers suivants -2008 et 2009- ont vu la recharge de cette nappe qui a à nouveau atteint son niveau de 2002 ;

- un niveau de stabilité du niveau bas du toit de la nappe autour de -52 m environ ;

- un battement interannuel d’au maximum 8 m sur la période considérée ;

- des battements inter saisonniers réguliers d’environ 2 m, excepté entre 2008 et 2009 où il a atteint 6 m ;

Cette analyse rapide montre bien qu’en cas de présence de gypse dans l’aquifère, gypse du Keuper présent sous diverses formes de façon ponctuelle (lentilles de gypse, gypses panachés…), il est possible que les battements réguliers et durables de 2 m d’amplitude génèrent de la dissolution. La brusque remontée observée au cours de l’hiver 2008-2009 a pu accélérer les phénomènes de dissolution dans les terrains gypseux.

En effet, le danger d’effondrement serait donc lié à la conjonction de présence entre une formation géologique sensible à la dissolution (de type formation gypseuse du Trias - Keuper), et une nappe d’eau souterraine dont les périodes de recharge sont significatives et suffisamment longues (Illustration 37), la dissolution du gypse ne



pouvant avoir lieu que s’il y a apport d’eau non saturée (pluie efficace), c’est ce qui se passe ici avec les battements de nappe réguliers, métriques à pluri-métriques, observés sur la courbe piézométrique.

Deux critères vont donc régir la possibilité de dissolution :

- la position de la formation considérée vis-à-vis de la nappe ;

- la valeur du gradient hydraulique associé aux variations du niveau du toit de la nappe.

Illustration 37 : Phénomène d’effondrement lié à la dissolution du gypse (source BRGM)

4.3.3. Relations possibles avec le phénomène de retrait gonflement des argiles

Rappel sur le phénomène Le retrait-gonflement des argiles est lié aux variations de teneur en eau des terrains argileux : ils gonflent avec l’humidité et se rétractent avec la sécheresse. Ces variations de volume induisent des tassements plus ou moins uniformes et dont l’amplitude varie avec la nature des minéraux argileux, la teneur en eau (dépendante de la pluviométrie) . Sous une habitation, le sol est protégé des infiltrations et de l’évapotranspiration, et sa teneur en eau varie peu dans l’année. De fortes différences de teneur en eau vont donc apparaître dans le sol au droit des façades (Illustration 38).



Ce sont ces variations de teneurs en eau dans le sol, qui sont à l’origine de ces mouvements. Ces variations influent sur le comportement de certains matériaux argileux : durs et cassants lorsqu’ils sont desséchés, plastiques et malléables à partir d’un certain niveau d’humidité. Ces modifications de consistance s’accompagnent de variations de volume, dont l’amplitude peut être parfois spectaculaire. Le phénomène se manifeste par des tassements différentiels provoquant des dommages dans les constructions si les fondations et la structure ne sont pas assez rigides. Ces dommages peuvent prendre plusieurs formes : fissurations en façade, décollements entre éléments jointifs (garages, perrons, terrasses), distorsion des portes et fenêtres, dislocation des dallages et des cloisons et, parfois, rupture de canalisations enterrées. Les maisons individuelles sont les principales victimes de ce phénomène du fait de leur structure (légère et peu rigide, fondations superficielles). Des mesures préventives lors de la construction de la maison peuvent être prises pour se protéger contre ce phénomène.

Illustration 38 : Illustration et schéma du phénomène de retrait gonflement des argiles (source BRGM)

Interprétation sur le secteur de Draguignan

La formation du Keuper (Trias gypseux) décrite précédemment a été identifiée dans deux formations argileuses dans l’étude de cartographie de l’aléa retrait gonflement des sols argileux réalisée par le BRGM en 2007 sur le département du Var6 :

- la formation des calcaires argileux et dolomies du Muschelkalk (formation 6) dans laquelle ont été identifiés des intercalations gypseuses au sein de marnes jaunes claires ou blanches, mais de façon relativement réduite ;

6 Rapport BRGM/RP-55471-FR, 2007



- la formation des marnes, évaporites, dolomies et gypse du Muschelkalk et du Keuper (formation 7) dans laquelle on retrouve la formation argileuse du Keuper proprement dite, constituée d’argiles et de marnes bariolées rouges ou vertes, avec des lentilles de gypse et des intercalations d’amas irréguliers de cargneules et de bancs de dolomies plus ou moins disloquées et cargneulisées.

Ces deux formations ont été caractérisées d’un point de vue lithologique comme contenant une assez forte proportion d’argiles : sur une échelle allant de 1 à 4, la formation a obtenu une note de 2 et la formation 7 une note de 3. L’argile est donc bien dominante dans la formation 7.

D’un point de vue géotechnique (autre caractérisation permettant de déterminer le potentiel gonflant de l’argile), les deux formations argileuses identifiées ont obtenu une note de 2, à savoir une susceptibilité géotechnique moyenne. La susceptibilité au phénomène de retrait gonflement des argiles a donc été évaluée à partir de ces critères, et elle a été caractérisée de faible pour la formation 6 et de moyenne pour la formation 7.

D’autre part, sur l’ensemble du département, 455 sinistres liés au phénomène de retrait gonflement des argiles ont été comptabilisés sur la formation 6 et 481 sur la formation 7, soit une densité de sinistres par 100 km² de formations argileuses de 155 pour la formation 6 (densité moyenne) et de 180 pour la formation 7 (densité forte). Le phénomène de retrait gonflement des sols argileux est donc bien avéré sur la formation du Keuper, et a permis de caractériser un aléa moyen pour ce type de phénomène sur cette formation, c'est-à-dire une probabilité moyenne qu’un sinistre se produise sur ce type de formation.

Au total, 347 sinistres liés à ce phénomènes ont été inventoriés dans l’étude de cartographie de l’aléa retrait gonflement des argiles sur les trois communes de Draguignan, Flayosc et Trans-en-Provence (71 à Flayosc, 248 à Draguignan et 28 à Trans-en-Provence). Dans certains cas, il est possible que ces sinistres aient une autre cause de déclenchement, mais de manière générale, ils sont liés à ce phénomène. Parmi ces 347 sinistres, 243 sont localisés sur des formations du Trias, et 71 spécifiquement sur les formations du Keuper gypseux, et de la même façon, 204 sont localisés sur les formations à aléa faible et 143 sur des formations à aléa moyen.

Nous avons donc ensuite replacé les secteurs dont les séries temporelles ont été étudiées précédemment, sur cette cartographie de l’aléa retrait gonflement des argiles, ainsi que les sinistres (Illustration 39). Au regard de cette cartographie, il peut effectivement être mis en évidence que 4 des 13 secteurs étudiés sont sur des zones d’aléa retrait gonflement caractérisé comme moyen, et que par conséquent le phénomène de subsidence qui aurait pu être observé sur ces secteurs pourrait être lié à ce type de phénomène de rétractation des argiles, qui doit en général être suivi d’un phénomène de gonflement plus rapide.

Illustration 39 : Localisation des séries temporelles sur la cartographie de l’aléa retrait gonflement des argiles et sinistres associés (sources : scan 25 IGN, BD Carto IGN et rapport

BRGM/RP-55471-FR)



4.3.4. Conclusion

En conclusion, la tendance générale de la zone à une subsidence des terrains est bien visible sur les séries temporelles de 80% des secteurs étudiés.

L’origine de cette subsidence est néanmoins difficile à exprimer compte tenu des données à disposition. Plusieurs origines (éventuellement combinées) sont possibles :

- une subsidence ayant pour origine le rabattement de la nappe phréatique, soit naturellement par baisse de la recharge due à la pluviométrie, soit de façon anthropique du fait de travaux de pompage à proximité ;

- un affaissement progressif du toit de cavités karstiques pouvant amener à terme à l’effondrement de ces cavités ;

- un affaissement progressif du toit de cavités en cours de formation par dissolution de gypse en profondeur (de type fontis) pouvant amener également à terme à l’effondrement de ces cavités ;

Il s’agit là de causes complexes qui nécessiteraient davantage d’investigations pour être vérifiées, et validées ou non, pour expliquer ce phénomène de subsidence.

Néanmoins, au sein de cette subsidence générale, on notera tout de même des évolutions marquantes des séries temporelles pouvant s’expliquer par des phénomène fortement liés à la pluviométrie (Illustration 41) :

- trois périodes indiquant des tassements pourraient révéler des dissolutions de gypse et un début d’affaissement, il s’agit de l’hiver 2004-2005, de l’hiver 2008-2009 et enfin de l’hiver 2009-2010. En effet, durant ces trois périodes, des épisodes pluvieux intenses sont concomitants d’un mouvement du sol de type tassement. Les fortes quantités de pluies tombées auraient donc pu accélérer la dissolution du gypse dans la zone de battement - quelques mètres - de la nappe ;

- quatre périodes en revanche indiquent plutôt un soulèvement et pourraient par conséquent révéler un phénomène de gonflement de niveaux argileux (hiver 2005-2006, hiver 2006-2007, deuxième moitié de l’été 2009 et été 2010 suite aux intempéries du 15 juin 2010). En effet, à chacune de ces périodes également marquées par de forts événements pluvieux (notamment le dernier en date du 15 juin 2010 ayant initié la réflexion), les séries temporelles marquent un soulèvement qui pourrait s’expliquer par le gonflement des sols argileux (argile contenue dans les niveaux du Keuper : argiles rouges, gypse, dolomies, cargneules), caractérisées par un aléa retrait-gonflement des argiles moyen dans l’étude de cartographie départementale de ce phénomène ;

- enfin, deux étés (2005 et 2006) seraient marqués par un léger affaissement des terrains pouvant s’expliquer par de la rétractation de niveaux argileux lors de deux étés particulièrement secs, avec des cumuls décadaires de précipitations très faibles.



D’après le graphique de synthèse présenté dans l’Illustration 39, l’événement pluvieux du 15 juin 2010 s’inscrirait donc dans le cas d’une sollicitation à un gonflement des sols argileux, qui se voit assez nettement à partir des trois mesures faites après l’événement (Illustration 40), mais qui restent néanmoins insuffisantes en termes de recul post événement pour valider complètement cette hypothèse :

Capteur Date d'acquisition LOS

ASAR 21/06/2010 23° ASAR 30/08/2010 23° ASAR 04/10/2010 23°

Illustration 40 : Données ENVISAT ASAR post intempéries utilisées

L’hypothèse d’une accentuation d’un phénomène de tassement par dissolution du gypse et création potentielle de cavités souterraines pouvant à terme s’effondrer suite aux intempéries des 15 juin 2010 reste difficile à valider compte tenu de l’allure actuelle des séries temporelles postérieures à l’événement qui tendent à montrer un soulèvement du sol.

Néanmoins, l’hypothèse d’une subsidence générale observable depuis 10 ans, mais ayant sans aucun doute débuté bien avant 2002, et par conséquent avant l’événement du 15 juin 2010, est intéressante à retenir même si aujourd’hui trop peu d’éléments permettent de la valider totalement et d’expliquer son origine à l’échelle globale de la zone.

Le phénomène de retrait gonflement des sols argileux reste l’hypothèse la plus vraisemblable pour expliquer les variations d’altitude du sol autour de la tendance générale à la subsidence, du fait de leur bonne corrélation avec les pluies et les épisodes de sécheresse, l’ordre de grandeur de ces tassements / soulèvements restant cohérent avec ce qui est observé par ailleurs dans l’étude de ces phénomènes.

Illustration 41 : Interprétation de la comparaison des cumuls de précipitation avec les séries temporelles calculées ces 10 dernières années sur les 13 sites de Draguignan, Trans-en-

Provence et Flayosc



5. Conclusion

L’analyse par interférométrie radar différentielle réalisée dans la présente étude est innovante dans le sens où elle permet à partir d’une interprétation d’images satellites d’identifier des mouvements de sols caractérisés comme lents, mais pouvant être annonciateurs de mouvements brutaux de type effondrements de cavités souterraines. Compte tenu de l’existence de nombreuses cavités souterraines (anthropiques ou non) dans le département du Var, et notamment dans le Haut-Var et la Dracénie, et des processus de dissolution naturelle du gypse par l’eau créant des vides souterrains devenant à leur tour instables et pouvant évoluer en effondrement, il nous paraissait intéressant d’utiliser cette méthodologie pour essayer d’identifier des secteurs où l’aléa effondrement pouvait être potentiellement élevé. Compte tenu des intempéries exceptionnelles des 15 et 16 juin 2010 ayant entraîné l’infiltration de volumes d’eau considérables dans les sols (en plus de l’eau qui a ruisselé et causé des dommages en surface), l’objectif était de voir si ces précipitations pouvaient avoir un impact direct sur la dissolution du gypse et entraîner des effondrements occasionnant des dommages sur les bâtiments et des préjudices aux personnes se trouvant dans les bâtiments.

L’exercice a permis de mettre en évidence, sur la totalité de la période étudiée c'est-à-dire 8 ans, un mouvement général de subsidence sur l’ensemble de la zone étudiée (hormis 2 sites peu impactés). Ce mouvement a bien entendu débuté bien avant, dans le passé.. Cette subsidence générale de (50 mm en moyenne) est accompagnée d’autres phénomènes ponctuels dans le temps, généralement reliés à des épisodes pluvieux remarquables (en général à la suite de cumul décadaires de plus de 100 mm) ou à des périodes de sécheresse estivale. Il s’agit en particulier de légers tassements du sol suite à des pluies remarquables qui pourraient être le signe de dissolution de gypse en profondeur, entraînant de légers affaissements des terrains en surface. Le deuxième phénomène mis en évidence est le soulèvement de la surface du sol à certaines périodes, soulèvement très probablement lié à un phénomène plus général de retrait gonflement des sols argileux, dû à la présence d’argile gonflante à faible profondeur (ceci étant confirmé par la cartographie de l’aléa retrait gonflement des sols argileux réalisée dans le Var par le BRGM, et indiquant de l’aléa moyen et faible sur une grande partie du territoire étudié). Il est important de noter par ailleurs que l’analyse par interférométrie radar différentielle est très fiable lorsqu’elle est réalisée en zone urbanisée. L’interprétation faite ici se base donc sur des mouvements des sols relevés sur des bâtiments ou les chaussées, il faudra donc tenir compte d’éventuels biais liés aux bâtiments eux-mêmes qui peuvent aussi subir des évolutions et modifications structurales.

Néanmoins, les données exploitées et analysées n’ont pas pu nous permettre d’évaluer les effets directs des intempéries des 15 et 16 juin 2010 avec précision, même si elles ont pu orienter la réflexion sur des phénomènes ponctuels liés également à des épisodes pluvieux remarquables, Il est cependant très probable qu’un événement pluvieux du type de celui des 15 et 16 juin 2010 aura à terme, localement et temporairement, une incidence sur la tendance à la subsidence observée.



Un second projet engagé par le BRGM en partenariat avec le Conseil Régional et la DREAL, et intitulé «Amélioration de la connaissance sur les risques d’effondrement/glissement liés à la présence de terrains gypseux triasiques en région Provence Alpes Côte d’Azur » devrait permettre de compléter les conclusions énoncées ici, et d’aller plus loin dans la connaissance des phénomènes d’effondrement proprement dit, en particulier les causes et les mécanismes des phénomènes de dissolution de gypse.



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Centre scientifique et technique

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mise en évidence d’indices d’effondrements potentiels...

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