Déformations de sub-surface et aléas associés

A travers ce thème de recherche, nous proposons d’étudier les modes, régimes et mécanismes de déformation de processus géomorphologiques (instabilités de pentes, ruptures de flancs d’édifices volcaniques, subsidence liée aux activités d’extraction –eau, minerai–, modification topographique liée au stockage –C02– ou à l’exploitation géothermique) en combinant plusieurs techniques d’imagerie (LiDAR terrestre et aéroporté, interférométrie et réflecteurs permanents RADAR, imagerie optique et thermique très haute résolution, mesures de contraintes par fibre optique).
Des approches multi-capteurs et multi-résolution seront proposées pour pallier aux problèmes de décorrélation temporelle et géométrique, et pour proposer des techniques intégratives capables d’observer des régimes de déplacement très variables (quelques millimètres à plusieurs mètres par an). Des développements méthodologiques originaux pour le traitement de nuages de points 3D, en corrélation d’imagerie optique, pour le traitement avancé de données interférométriques et polarimétriques et la fusion avec des données optiques seront proposés. Des modèles d’inversion des données de déformation seront développés en particulier pour caractériser les régimes de contraintes (cisaillement, compression, traction), les propriétés de la source et la rhéologie à grande échelle des matériaux.
Des modélisations expérimentales des mécanismes de déformation gravitaire seront développées au laboratoire (plan incliné) en simulant plusieurs mécanismes de déstabilisation (endommagement et fluage, localisation de la déformation, fluidification, écoulement préférentiel, compaction/expansion) par la modification des fluides analogues utilisés, l’introduction de discontinuités géométriques et mécaniques et de gradients thermiques, hydriques et de résistance. Ces expérimentations permettront également de tester la performance des méthodes d’imagerie développées.

Ce thème de recherche propose d’étudier les couplages et rétroactions possibles à différentes échelles de temps entre tectonique, volcanisme, climat et des processus de transport sédimentaire (érosion hydrique et glaciaire, mouvement de masse) dans le cadre de la formation de reliefs, en particulier à partir d’observations de terrain, de traçage des sources de sédiments (géochimie, pétrologie des minéraux) et des propriétés physiques des formations (historique des déformations pendant un épisode tectonique).
L’objectif est d’aboutir à une chronologie plus précise de la mise en place des reliefs actuels par l’analyse d’archives sédimentaires, la datation (cosmogéniques, OSL, …) d’affleurements et la caractérisation quantitative de formes par analyse de données LiDAR aéroportées. Ces questions seront abordées autour de divers chantiers de terrain, comme le Sud des Alpes, les Vosges (bassin-versant du Strengbach), l’archipel des Azores, le Liban et la partie occidentale de la Syrie (faille du Levant), les Carpates de Roumanie et des chantiers polaires.

Ce thème propose d’étudier des séries chronologiques de paramètres hydrologiques, géomécaniques et cinématiques obtenues sur des objets en déformation. Des méthodes d’apprentissage de séries temporelles (ANNs, SOC) seront utilisées pour décrire quantitativement les interactions complexes entre ces paramètres. Appliquées avec succès dans des problèmes de génie civil très bien documentés, ces procédures sont prometteuses pour l’analyse des déformations gravitaires, l’identification et la détection de précurseurs et le développement de systèmes d’alerte. Une approche fondée sur l’analyse de catalogues historiques d’évènements sera également développée (avec l’hypothèse que les aléas futurs auront la même répartition spatiale et les mêmes facteurs de contrôle que les aléas passés) afin de proposer des modèles de prédiction probabiliste à courte (5-10 ans) et moyenne (50-100 ans) échéance.
Notre objectif est également de développer des modèles hydro-mécaniques utilisables à l’échelle de phénomènes réels ; en effet, dans la plupart des analyses, la prédiction est fondée sur la notion d’équilibre limite et sur une investigation paramétrique des facteurs critiques, insuffisantes pour prendre en compte le caractère multiphasé de certains phénomènes. Notre approche consistera à développer une modélisation hydromécanique utilisant des lois constitutives élasto-plastique et visco-plastique. Les simulations seront confrontées à des observations d’évènements caractéristiques.