Apport de l’interférométrie radar (DinSAR et PSI) pour l’étude des effets de la sécheresse géotechniques : applications à l’Est de la région Île-de-France, Contribution of radar remote sensing (DINSAR and PSI) to the study of the drought effect on the topographic surface. Application to The East of the Île-de-France region. : application to the East of the Île-de-France region

Heydar Kaveh

Description

Sous la direction de Benoît Deffontaines
Thèse soutenue le 14 décembre 2010: Paris Est
La sécheresse géotechnique est à l'origine de nombreux désordres urbains dans la régio n d'Ile-de-France. La présence d'argiles continentales Eocène-Oligocène aux propriétés gonflantes parmi les dépôts actuels les plus récents de la série géologique du Bassin Parisien entraîne, sous l'influence des contrastes climatiques liés à des évènements climatiques « extrêmes » (alternances sécheresse et période humide) des variations importantes du volume des sols. Les variations sont susceptibles d'induire des déplacements de la surface du sol qui affecte le bâti. Deux méthodes d'interférométrie radar y sont appliquées afin de suivre ces déplacements relatifs au cours du temps : si la méthode différentielle (DINSAR), qui permet de mesurer les déplacements de la surface du sol à partir de deux images radar acquises à des dates différentes se révèle peu performante sur l'Est du Bassin de Paris devant la faible cohérence de l'habitat pavillonnaire individuel, la seconde méthode, la technique de suivi des réflecteurs permanents, appelé Persistant Scatterer Interferometry ( PSI) permet de décrire précisément dans le temps les déplacements absolus de points à forte rétrodiffusion radar par la localisation, la caractérisation et la quantification des déplacements de la surface du sol à partir d'un grand nombre d'images radar à ouverture de synthèse (RSO). Des déformations liées au RGA observées sur les profils de pavillons sinistrés ont été mise en évidence et corrélé avec les périodes de sécheresse. Cette méthode présente un fort potentiel pour l'étude du risque naturel sécheresse géotechnique tout particulièrement sur l'Est du Bassin de Paris affecté lors des dernières périodes de sécheresses dans un contexte de changement climatique mondiale
-Retrait-gonfement d'argile
-Secheresse géotechnique
-Bâtiments
-Dinsar
-Point Stable
-Bassin est Parisien
Swelling soils may induce, under various climatic conditions such as drought or humid periods, surface displacements that affect small houses and buildings. The aim of this PhD work is to monitor through new interferometric methods those small displacements. Radar differential interferometry (DINSAR) method which enables one to map surface displacements from two radar images acquired on a specific area gives poor results in the east of the Paris Basin highly affected by the dryness hazards. It contrasts with Persistent Scatterer Interferometry (PSI) revealing precisely the seasonal behaviour of the displacements above swelling soils from a huge amount of radar images. Dryness events are correlated with swellings soils effects on damaged buildings thanks to the PSI profiles interpretation. This new application presents high potential to better understand the geologic processes and the natural hazard induced by swelling soils
-Swelling soils
-Geotechnic drought
-Buildings
-Dinsar
-Permanent Scaterrers
-East Paris basin
Source: http://www.theses.fr/2010PEST1029/document

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Informations

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• Nombre de lectures: 83
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 30 Mo

Extrait

École doctorale "Mathématiques et sciences et techniques de l'information et de la communication"
THÈSE


Pour obtenir le grade de :
Docteur de l’Université de Marne-La-Vallée – Paris Est
Spécialité: Sciences de l’Information Géographique
Présentée et soutenue publiquement par :
Heydar Frédéric KAVEH
Le 14 /12 / 2010
à l’Institut Francilien des Sciences Appliquées,
Noisy-le-Grand.
Apport de l’interférométrie radar (DinSAR et
PSI) pour l’étude des effets de la sécheresse
géotechnique.
Applications à l’Est de la région Île-de-France.
Devant le jury composé de :

Rapporteurs : Alain Tabbagh Professeur à l’Université Paris 6
Jean Chorowiz ur émérite à l’Université Paris 6


Examinateurs : Roger Cojean Professeur Mines Paris Tech, Centre Géosciences

Membres invités : Bénédicte Fruneau Maître de conférences à l’Université Paris Est.
Alain Arnaud Docteur, Directeur général ALTAMIRA
Marc Vincent Docteur Ingénieur
Directeur thèse Benoît Deffontaines Professeur à l’Université Paris Est



Thèse préparée au sein du Laboratoire de Géomatériaux et de Géologie de l’ingénieur (G2I)
de l'Université Paris Est Marne-la-Vallée. © UPEMLV
tel-00601244, version 1 - 17 Jun 2011tel-00601244, version 1 - 17 Jun 2011LA SECHERESSE GEOTECHNIQUE

Résumé

RÉSUMÉ – La sécheresse géotechnique est à l’origine de nombreux désordres urbains dans
la région d’Ile-de-France. La présence d’argiles continentales Eocène-Oligocène aux
propriétés gonflantes parmi les dépôts actuels les plus récents de la série géologique du Bassin
Parisien entraîne, sous l’influence des contrastes climatiques liés à des évènements
climatiques « extrêmes » (alternances sécheresse et période humide) des variations
importantes du volume des sols. Les variations sont susceptibles d’induire des déplacements
de la surface du sol qui affecte le bâti. Deux méthodes d’interférométrie radar y sont
appliquées afin de suivre ces déplacements relatifs au cours du temps : si la méthode
différentielle (DINSAR), qui permet de mesurer les déplacements relatifs de la surface du sol
à partir de deux images radar acquises à des dates différentes se révèle peu performante sur
l’Est du Bassin de Paris devant la faible cohérence de l’habitat pavillonnaire individuel, la
seconde méthode, la technique de suivi des réflecteurs permanents, appelé Persistant Scatterer
Interferometry (PSI) permet de décrire précisément dans le temps les déplacements absolus de
points à forte rétrodiffusion radar permettant donc la localisation, la caractérisation et la
quantification des faibles déplacements de la surface du sol à partir d’un grand nombre
d’images radar à ouverture de synthèse (RSO). Des déformations liées au RGA observées sur
les profils de pavillons sinistrés ont été mises en évidence et corrélées avec les périodes de
sécheresse. Cette méthode présente un fort potentiel pour l’étude du risque naturel sécheresse
géotechnique tout particulièrement sur l’Est du Bassin de Paris affecté lors des dernières
périodes de sécheresses dans un contexte de changement climatique mondiale.

Mots clés : Sécheresse géotechnique, Retrait, Gonflement, Argile, Interférométrie,
DINSAR, PSI, Est bassin de Paris, France.

ABSTRACT – Swelling soils may induce, under various climatic conditions such as drought
or humid periods, surface displacements that affect small houses and buildings. The aim of
this PhD work is to monitor through new interferometric methods those small displacements.
Radar differential interferometry (DINSAR) method which enables one to map surface
displacements from two radar images acquired on a specific area gives poor results in the east
of the Paris Basin highly affected by the dryness hazards. It contrasts with Persistent Scatterer
Interferometry (PSI) revealing precisely the seasonal behaviour of the displacements above
swelling soils from a huge amount of radar images. Dryness events are correlated with
swellings soils effects on damaged buildings thanks to the PSI profiles interpretation. This
new application presents high potential to better understand the geologic processes and the
natural hazard induced by swelling soils.

Keywords: Geotechnic drought, shrinkage, swelling, clay, Interferometry, DINSAR,
PSI, East Paris basin, France.
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tel-00601244, version 1 - 17 Jun 2011LA SECHERESSE GEOTECHNIQUE


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tel-00601244, version 1 - 17 Jun 2011LA SECHERESSE GEOTECHNIQUE

Table des matières

RESUME ............................................................................................................................................................... 3
LISTE DES TABLEAUX &............................................................................................................................... 12
PLANCHES....................................................................................................................................................... 12
CHI LA SECHERESSE GEOTECHNIQUE ............................................................................................. 19
I.1 LE RETRAIT GONFLEMENT DES ARGILES ..................................................................................................... 21
1.1 Le phénomène RGA....................................................................................................................... 21
1.1.1. Définitions et origines des argiles................................................................................................................... 21
1.1.2. La minéralogie des argiles (structure des minéraux) ...................................................................................... 23
1.1.3. De la microstructure à la macrostructure des sols argileux............................................................................. 27
1.1.4. Interaction eau-argiles .................................................................................................................................... 31
1.2 Caractérisation du retrait gonflement...........................................................................................33
1.2.1. Essais géotechniques ...................................................................................................................................... 33
1.2.2. Essaies mécaniques en laboratoire.................................................................................................................. 35
1.3 La gestion du risque sécheresse géotechnique.............................................................................. 35
1.3.1. Notion d’aléa et de risque, risque géotechnique. ............................................................................................ 36
1.3.2. Gestion du risque naturel en France................................................................................................................ 37
1.3.3. Critères de reconnaissance de la sécheresse en France................................................................................... 40
I.2 L’ALEA SECHERESSE.................................................................................................................................... 42
2.1 Généralités sur la sécheresse........................................................................................................ 42
2.1.1. Définitions...................................................................................................................................................... 42
2.1.2. Historique de la sécheresse en France ............................................................................................................ 43
2.2 Les indices de sécheresse .............................................................................................................. 44
2.3 Les périodes de sécheresse retenues .............................................................................................47
I.3 LE RISQUE SECHERESSE GEOTECHNIQUE 49
3.1 La susceptibilité du sol au RGA .................................................................................................... 50
3.1.1. La sinistralité lié au RGA ............................................................................................................................... 50
3.1.2. Les formations argileuses affleurantes............................................................................................................ 55
3.1.3. Cartographie de l’aléa retrait gonflem