Danger, chute de pierres - chute de blocs

Après une saison de neige abondante avec des avalanches particulièrement meurtrières cette année, la douceur du printemps va déclencher la fonte de toute cette neige. La stabilité des falaises est liée à la quantité d'eau infiltrée dans les fissures. La fonte des neiges en avril, ainsi que les périodes de fortes précipitations sont des facteurs déterminants pour la chute des rochers en montagne. Le Cemagref s'investit en première européenne, dans la mise au point d’un logiciel en trois dimensions pour la prévention de ce risque naturel, en intégrant de façon réaliste la végétation forestière.

En avril 1986, sur la route d'accès aux stations de Tignes et de Val d'Isère, quatre personnes ont été écrasées dans leur véhicule par la chute d'un bloc de 10 m³. Plus récemment, en avril 1997, des rochers se sont détachés de la montagne du Vercors et ont écrasé trois voitures et endommagé huit maisons. Heureusement cette fois-ci, il n'y a pas eu de victime. Chaque année, les chutes de pierres causent de nombreux dégâts matériels et entraînent parfois aussi la mort. Les forêts de montagne ont un rôle évident de protection contre la chute de rochers. Cependant, comme les phénomènes en jeu sont aléatoires, départ de blocs, rebonds et chocs contre les arbres, il n'est pas facile de les quantifier.

Ces informations sont pourtant nécessaires :

à court terme, pour installer des ouvrages de protection passive pouvant compléter l'écran forestier (filets, gabions, bermes,...) ;
à long terme, pour déterminer les structures forestières les plus efficaces dans la lutte contre ce risque naturel.

Actuellement, seuls des logiciels de trajectographie en deux dimensions existent sur le marché et sont élaborés par des bureaux d'études privés. Cependant, outre l'absence de la dimension de relief, ces logiciels ne prennent pas en compte le rôle de protection de la forêt de montagne dans la chute des rochers.

Au Cemagref, des équipes de Grenoble travaillent sur la modélisation de la trajectoire des blocs en trois dimensions, en intégrant la végétation forestière. Quand ce modèle sera opérationnel, il sera versé dans le domaine public et sera utilisable par tous les services qui en feront la demande. Les services RTM ont déjà formulé ce besoin et ce notamment, lors de la réalisation des plans de prévention des risques naturels prévisibles.

Deux voies d'investigation permettront aux équipes de mener à bien ce projet. Une première voie concerne l'exploitation des événements récents à partir des traces encore visibles sur le sol et sur les arbres, afin de reconstituer les trajectoires et les dissipations d'énergie aux divers points d'impact. Une seconde voie est explorée avec des expérimentations grandeur nature reconstituant des chutes de blocs en forêt. Sur le site de Vailly (Haute-Savoie), 14 blocs de 500 kg à 2 tonnes ont été lancés sur les pentes boisées et leur trajectoire filmée. Grâce à la cartographie complète du secteur (relevé topographique et positionnement de tous les arbres), les résultats pourront être intégrés dans un modèle numérique afin de préciser la fonction de protection de la forêt.

Comprendre la fragilité des falaises

Pourquoi des rochers se détachent-ils des falaises ? Certains facteurs contribuent à la fragilité des falaises, comme la nature et la structure du terrain, la pente et la quantité d'eau infiltrée dans la roche.
Pour reconnaître les zones à risques, il faut tout d'abord trouver les traces d'anciens éboulis, car c'est un phénomène qui a une certaine continuité dans le temps.

Facteur décisif, le terrain. L'instabilité de la roche est en effet liée à sa nature et la géologie du site est importante à intégrer dans la notion de risque. Ainsi, toutes les falaises calcaires sont susceptibles de libérer des blocs de rochers. La structure géologique du terrain peut, elle aussi, favoriser l'extraction de blocs si par exemple, les couches géologiques sont parallèles au plan de la pente.

La pente intervient elle-même dans la chute des blocs dont elle accompagne le mouvement. Toute pente supérieure à 35° est une zone de départ et de propagation des blocs. Dans ce secteur là, l'action de protection de la forêt est très faible. Les blocs développent une telle puissance que la végétation ne peut pas les arrêter, d'autant plus qu'elle s'accroche déjà mal au terrain. Pour une pente située entre 25 et 35°, la forêt joue un rôle très important de retenue des rochers puisqu'elle peut retenir jusqu'à 80 % des blocs. En dessous de 25°, les blocs s'arrêtent rapidement avec ou sans végétation.

Un autre facteur important à prendre en compte est la météo. Certaines périodes de l'année sont plus favorables à la chute de blocs en apportant de grandes quantités d'eau. La fonte des neiges amorcée en avril ou l'abondance de précipitations à partir de fin août, contribuent à l'instabilité des falaises. Les transitions gel/dégel, les brusques changements de température, la fonte des glaces, le développement de racines dans les fissures et le vent sont autant de facteurs qui favorisent la chute de blocs.

La forêt protège

Plus de 10 % des forêts domaniales de montagne jouent un rôle de protection exclusif contre la chute de blocs. Cet effet de protection intervient sur les distances d'arrêt des pierres et sur la hauteur des rebonds. 80 % des blocs jusqu'à 25 tonnes, dévalant un versant de 25 à 35 comme celui de la route d'accès à Val d'Isère, sont arrêtés par la forêt. Seuls 20 % atteignent la route. Dans le cas où la forêt disparaîtrait, les proportions sont inversées et 80 % des blocs s'écraseraient sur la route.

Un bloc peut être arrêté à n'importe quel moment de sa trajectoire et la hauteur de passage des blocs est primordiale, car elle est liée à l'efficacité de la protection par les arbres. A 10 m de hauteur, elle est extrêmement réduite. La forêt est efficace contre des blocs qui ne dépassent pas 15 tonnes, soit 5 m³ environ. Ces blocs sont capables d'atteindre sur 40 m leur vitesse maximale de 100 km/h à peu près. Une expérimentation grandeur nature a été menée avec un bloc de 3 tonnes qui a atteint une vitesse de 80 km/h avec des rebonds de 2 m 50 de hauteur. La forêt a été capable de le stopper au bout de 80 mètres.

Saviez-vous que certaines essences d'arbres étaient plus efficaces pour arrêter les blocs de rochers ? Ainsi, les érables, les épicéas et les hêtres font partis des essences d'arbres les plus résistantes au choc. Cette résistance est très complexe à analyser. Elle intègre à la fois le critère d'agencement des fibres du bois, la présence d'écorce, le type d'enracinement et le niveau d'organisation architecturale de l'arbre (houppier, branches). La structure de la plantation est aussi importante pour lutter contre la chute des rochers. Par exemple, le taillis offre une bonne protection avec sa formation arborée d'une trentaine d'années environ, de 5 m de hauteur et formé d'arbres issus d'une même souche mère.

Il est donc nécessaire de développer de nouveaux outils intégrant le rôle de protection de la forêt contre la chute de rochers. Ils permettront :

de limiter les dimensions et le coût des ouvrages de protection,
au gestionnaire forestier de définir des règles de gestion économiques optimales pour maintenir ou améliorer ce rôle,
de définir les zones forestières sensibles justiciables d'aides spécifiques à l'entretien, dans le cadre d'une gestion globale des risques.