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ANALYSE DE L~ÉCROULEMENT ROCHEUX DU MONT EBOULÉ, (QUÉBEC)
Mémoire présenté
à la Faculté des études supérieures de 12Tniversité Laval
pour l'obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.)
Départemec de géologie et de génie géologique FACULTE DES SCIENCES ET DE GENIE
UNIVERSTT'É LAVAL
O Sylvie Dubé, 1998
National Library 1*1 of Canada mutouleque narionaie du Canada
Acquisitions and Acquisitions et Bibliographie Services seMces biblbgraphiques
395 Wellington Street 395. rue Wellington Ottawa ON K1A O N 4 OttawaON KtAON4 Canada Canada
The author has granted a non- L'auteur a accordé une licence non exclusive licence allowing the exclusive pemetbnt à la National Library of Canada to Bibliothèque nationale du Canada de reproduce, loan, distribute or sell reproduire, prêter, distribuer ou copies of this thesis in microfonn, vendre des copies de cette thèse sous paper or electronic formats. la fonne de microfiche/fiIm, de
reproduction sur papier ou sur format électronique.
The author retains ownership of the L'auteur conseme la propriété du copyright in this thesis. Neither the droit d'auteur qui protège cette thèse. thesis nor substantial extracts fiom it Ni la thèse ni des e h t s substantiels may be printed or otherwise de celle-ci ne doivent être imprimés reproduced without the author's ou autrement reproduits sans son permission. autorisation.
AVANT-PROPOS
Ce mémoire a été écrit sous forme d'un article qui sera soumis à une revue scientifique.
Je souhaite remercier plus particulièrement mon directeur de recherche, M. Jacques Locat, q m'a guidée et prodigué de judicieux conseils ayant mené à l'aboutissement de cet ouvrage. !
disponibilité, son appui et sa confiance ont été très appréciés. Je remercie également Réjei
Couture pour l'aide apportée lors des travaux de terrain, Pierre Themen pour le suppc
informatique ainsi que ma famille et mes amis pour leur encouragement.
Ce projet n'aurait pu se réaliser sans le soutien financier des Fonds C.R.S.N.G. et F.C.A.F
Aussi, je tiens à souligner l'apport financier, sous forme d'une bourse d'excellence à la rnaîtris
de la Faculté des sciences et de génie de l'Université Lavai.
~f SUMÉ .................................................................................... AVANT-PROPOS .........................................................................
............. .................................................. TABLE DES MATIERES .. LISTE DES TABLEAUX ................................................................. LISTE DES FIGURES ....................................................................
CHAPITRE
1.1
1.2
1.3
CHAPITRE
2.1
2.2
2.3
1 INTRODUCTION ........................................................ .................................................................... Objectifs
................................................................. Approches
Localisation et description ...............................................
II METHODOLOGIE ...................................................... Géologie et géomorphologie .............................................
......................................................... Travaux de terrain Travaux de laboratoire ....................................................
CHAPITRE ID GEOLOGIE. STRUCTURE ET GEOMORPHOLOGIE .......... 3.1 Géologie et structure ...................................................... 3.2 Géomorphologie ......... ... ...........................................
CHAPITRE IV CARACTERISTIQUES MECANIQUES ........................... 4.1 Mesures sur le terrain ..................................................... 4.2 Essais de laboratoire ......................................................
CHAPITRE V ÉVALUATION DU MODE DE RUPTURE ......................... 5.1 Rupture pIanaire ...........................................................
.. 5.2 Rupture de diedres ........................................................ 5.3 Rupture par basculement ................................................. 5.4 Discussion .................................................................
TABLE DES MATIERES (suite)
CHAPITRE VI ANALYSE À FtEBOURS DE LA STABILITÉ ..................... 6.1 Étude parambtrique ......................................
6.1.1 Rupture planaire ................................ 6.1.2 Rupture par basculement .......................
CHAPITRE VI1 DISCUSSION ....................... ....... .......................... 7.1 Structure .................................................. 7.2 Mode de rupture .........................................
...................... 7.3 Âge et causes de l'écroulement ...
CHAPITRE CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS ..................
CHAPITRE IX BIBLIOGRAPHIE .....................................................
ANNEXE A: ESSAIS AU MARTEAU SCHMIDT .................................. ANNEXE B: LEVÉS STRUCTURAUX .............................................. ANNEXE C: ESSAIS DE CISAILLEMENT .......................................... -XE D: F~ÉSULTATS D'ANALYSE DE STABL~~É: B A S C U L E ~ N T .
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 . Statistiques des linéaments régionaux .................................. Tableau 2 . Statistiques des levés structuraux ....................................... Tableau 3 . Levés au marteau Schmidt ............................................... Tableau 4 . Tableau caractéristique des essais de cisaillement ..................... Tableau 5 . Valeurs des param&-es utilisés pour le calcul de la contrainte
........................................................... normale au plan
Tableau 6 . Facteurs de skunté obtenus selon les valeurs de cohésion et
d'angles de friction données (figure 17a) .............................. Tableau 7 . Facteurs de sécurité obtenus selon les valeurs de cohésion
et d'accélérations horizontales sismiques données ....................
Page
L I S T E B FIGURES
Figure 1.
Figure 2.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Figure IO.
Figure 1 1.
Figure 12.
Figure 13.
Figure 14.
Figure 15.
Figure 16.
Figure 17.
Figure 18.
Figure 19.
(a) Carte de localisation du Mont Éboulé; (b) Contexte régional
géoIogique et structural ................................................... (a) Vue en pian du Mont Éboulé; et (b) Profil de l'écroulement
. . et éléments descriptifs .................................................... Orientation des linéarnents (L): (a) régionale, (b) locale;
et (c) des discontinuités (F) .............................................. Fissure de tension ouverte au sommet du Mont Éboulé .............. Statistiques des cinq familles de discontinuités du Mont Éboulé .... Visualisation de la famille F2 selon deux points de vue: à 5 m (a)
et à 1 km (b) de distance ................................................. Représentation 3D du Mont Éboulé ..................................... Couplet stéréoscopique du Mont Éboulé ............................... Échantillon de bois coincé dans les débris de I'écroulement ......... Modèle de terrain de I'écroulement du Mont Éboulé .................. Graphique typique de la résistance au cisaillement en fonction du
déplacement et de la contrainte normale ................................ Graphique de la résistance au cisaillement en fonction de la
contrainte normale présentant les résultats des 24 essais ............. Projection stéréographique des pôles et des grands cercles des
familles de discontinuités majeures du Mont Éboulé ................. Analyse de la cinétique ................................................... Dimensionnement d'un bloc de roche instable ........................
. . Conditions aux Irmites ............................. .... ................... Analyse de la stabilité pour un cas sec: (a) sans accélération
sismique; et (b) avec accélération sismique ............................ Modèle utilisé pour l'analyse de stabilité (basculement) .............. Vue en plan de la vallée de la Sainte-Marguerite ..............
CHAPITRE I
1.1 Objectifs
Le Mont Éboulé, situé au coeur de la vallée de la rivière Sainte-Marguerite, au Saguenay, a fa
l'objet d'une première observation géotechnique par Marc Bergeron (1988). Il appert que cc
écroulement est le plus gros glissement rocheux dans les roches précambriennes du Québec ave
un volume rocheux estimé à quelque 10 millions de mètres cubes. C'est cet aspect unique qui
amené à vouloir évaIuer les mécanismes ainsi que les causes possibles ayant mené à cett
rupture. La séismicité est considérée par plusieurs auteurs comme étant une cause possible r
directe de plusieurs glissements de la région sud du Québec (Chagnon, 1968; Desjardins, 19%
Chagnon et Locat, 1988). 11 n'est donc pas inconcevable de croire qu'un tremblement de terr
ait pu provoquer l'écroulement du Mont Éboulé. La vallée de Ia rivière Sainte-Marguerit
constituant la Iirnite nord du graben du Saguenay et connaissant l'importance de ce systèm
stuctural dans la région (figure lb), on peut espérer que cette étude permettra d'évaluer 1
potentiel pour une telle rupture le long du fjord du Saguenay. Finalement, étant donné I caractère exceptionnel du site, la mise en place d'une station d'interprétation est prévue e
concIusion de cette étude.
1.2 Approches
L'approche suivie. dans un premier temps, est de définir les contextes géologique, structural c
géomorphologique du Mont Éboulé et suite à cela, mesurer en laboratoire les propriété
géotechniques pertinentes à partir d'échantillons de roche recueillis lors de la campagne d
termin. Duns un dcusitrne temps, les données structurales seront rcliées aux caractéristiquc
rnccaniques pour une analyse des modcs dc ruptures possibles. Ccttc analysc \.a dkmontrcr qu'i
s'agit surtout d'une rupture planaire. Considhnt donc une mpturc pianaire, on rcaiiscn Lin
analyse ii rebours de la stabilité surtout pour bicn f \ d u c r Ic r6lc de 1ü cohCsion apparente et de 1
skisrnicité.
Figure 1. a) Cartc dc localisation dii Mont Éboulé; b) Conteste rég~onal géologique et stnictural.
1 . 3 Localisation et description
Le Mont É ~ O U I ~ constitue l'un des monts les plus élevés de la région avec son sommet haut 1
580 mètres et est situé à quelque 70 kilomètres à l'ouest de Tadoussac (48'25'48" N
70°23'07" W), sur la rive gauche de la rivière Sainte-Marguerite (figure la). La route nationa
172, qui longe la vallée de la Sainte-Marguerite, passe à moins de 500 mètres du site. 1
sentier aménagé par des chasseurs, situé sur la flanc ouest du Mont Éboulé, constitue Ie se
accès menant au sommet.
L'amphithéâtre de l'écroulement (Cruden, 1980) représente près de un kilomètre carré i
superficie (figure 2a) et le type de roche impliqué dans l'écroulement est une syénite à q u a (densité volumique, y, de 26,9 kN/m3). La dénivelée totale de I'écroulement (AH) est de 4:
mètres et la distance de parcours (AL) des débris est de 850 mètres (figure 2b).
Un fahrboschung (angle de parcours) maximal de 32" a été mesuré, maximal en ce sens qu
peut être plus faible considérant la possibilité de la présence de débris dans la rivière ou ['effet (
l'érosion des débris par la rivière. Finalement, les blocs composant les débris sont anguleux
ont des volumes atteignant près de 100 mètres cubes par endroit. La présence de cônc
d'éboulis à la base des parois rocheuses centrales révèle que le Mont Éboulé montre encore dc
signes d'instabilité.
$=35"
Débris = 10M rn3 de syénite à quartz
O 400 800
DISTANCE, L (m)
b Figure 2. (a)Vue en plan du Mont Éboulé; (b) Profil de I'écrouIernent et élémencs descriptifs.
2.1 Géologie et géomorphologie
La cueillette de données existantes concernant le Mont Éboulé et ses environs a été faite dans 1
cadre d'une étude réalisée au printemps 1996. Dans une première étape, ce sont les aspeci
géologiques du secteur qui ont été recherchés. Conséquemment, les travaux de Bergeron (1985
et de Rondot (1979) ont été consultés. Aussi, la carte des dépôts de surface de la région de Ca
Éternité, réalisée par le Service de l'inventaire forestier du ministère de l'Énergie et de
Ressources du Québec, a été étudiée.
L'analyse géomorphologique du secteur a été réalisée à l'aide de Ia carte topographique au 1 : 2
000 ainsi que de photos aériennes en noir et blanc à des échelles de 1: 40 000 i 1985) et 1: 1
000 (1972). Les éléments considérés ont été les principaux linéaments visibles tels que le
faiIles ou diaclases régionales, les éIéments du relief tels des terrasses, les affleurements rocheu
caractérisant l'environnement du Mont Éboulé ainsi que les débris.
2.2 Travaux de terrain
Les travaux de terrain, réalisés en juin et septembre 1996 Dubé et Couture, 1996a,b3
comprenaient des levés strvcturaux (à I'aide de boussoles Brunton et Clar) dont la convention d
pendage à droite de la direction a éte utilisée ainsi que des mesures au marteau Schmidt de type
L et NR (annexe A). À ces levés et mesures s'ajoutent diverses observations telles que 1
présence de fissures au sol ouvertes au sommet du mont, de blocs instables au niveau d
l'escarpement principal et l'absence de suintements d'eau sur les parois rocheuses de la zone I
décrochement. Parallèlement aux levés et observations, des roches ont été recueillies pour f i
d'identification et d'essais en laboratoire. L'étendue réelle des ddbris de I'écrouIernent et
contexte géomorphologique ont été établis ii partir de nombreuses traverses Iongitudinales
I'écroulement et la plupart des levés ont été réalisés le long de ces traverses ainsi qu'à des sit
pré-déterminés. Les diverses stations de mesures ont été positionnées il l'aide d'un GE portable (Geographic Positioning System, Basic Pathfinder) et d'un altimètre ( + 1 m, Alti-pli
Pretel ). Finalement, nous avons eu Ia chance de trouver un morceau de bois coincé dans I I
débris, lequel a fait l'objet d'une datation au 1%.
2.3 Travaux de laboratoire
Les travaux de laboratoire ont été limités à l'évaluation de la densité volumique de la syénite
quartz impliquée dans I'écroulement, à des analyses en lames minces et en essais de cisaillemei (PHI-IO). La densité volumique (y) a été mesurée à partir d'un échantillon de roche recueil
panni les débris de I'écroulement et découpé en un prisme parfait dont la masse est de 48,15 g I
le volume de 17,58 cm3. Par ailleurs, des essais de cisaillement visant à estimer le coefficient c
friction ont été réalisés selon les nonnes de la Société Internationale de Mécanique des Rochr
(I.S.R.M., 1981). Les échantillons ont été sciés de façon à obtenir une surface de cisailtemer
d'au minimum 2500 mm2 et moulés dans un bâti cylindrique aux dimensions de I'appareiI PH 10 au moyen de ciment à prise rapide. Lors du moulage, les échantillons de roche ont éi
enrobes de pâte de ciment jusqu'à une profondeur d'au moins 0,2L (L = longueur d
l'échantillon) et une distance minimum de 5 mm a été laissée entre l'interface à cisailler et Ia psi
de ciment. Les essais ont été réalisés sur surface sciée puisque les échantillons ne contenaier
pas de plans de discontinuité. Le déplacement tangentiel maximal atteint pour la majorité de
essais est de 8 millimètres à raison de deux acquisitions de valeurs de résistance au cisailIemer
par seconde. Aussi, les valeurs de résistance au cisaillement choisies pour mesurer {'angle d
friction résiduel ont été établies pour un déplacement tangentiel de 7 milIimètres. À noter que 1
paramètre A (aire de la surface de cisaillement de l'échantillon) utilisé dans le cdcul de 1 résistance au cisaillement et de la contrainte normale (T = FslA et On = Fn/A, où Fs = Forc
tangentielle et F, = Force normale) a été comgé en fonction du déplacement tangentiel effectué.
GÉOLOGIE. STRUCTURE ET GIÉOMORPHOLOGIE
3.1 Géologie et structure
La province géologique dans laquelle est situé l'écroulement rocheux du Mont Éboulé est ce1
du Grenville et le type de roche métamorphique identifiC dans une zone incluant le Mont Ébou
est de la mangérite (Lautin et S h m a , 1975). Une analyse pétrographique a été réalisée en lm
mince à partir d'un échantillon rocheux recueilli parmi les débris de l'écroulement. Cette analy
a permis de préciser que la roche constituant le Mont Éboulé est un gneiss de syénite à quar
composé principalement d'orthose accompagné de biotite, de quartz et de minéraux opaques. C
gneiss constitue une unité géologique et est la seule unid impliquée dans l'écroulement.
La vallée de la Sainte-Marguerite origine de Ia présence de la faille du même nom datant de 3:
Ma qui constitue la limite nord du graben du Saguenay [Rondot, 1979). La vallée est ain
parallèle au fjord du Saguenay.
ANALYSE DES UNÊAWTS
L o d c 1 7 LEVJk DE TERRMN
Figure 3. Orientation des Iinéaments, L: (a) régionale, (b) locale; et (c) des discontinuités,F.
L'analyse régionale des Iinéaments a été réalisée dans un rayon d'environ dix kilomètres auto
du Mont Gboulé. Six familles majeures ont été identifiées: (LI) N 301°, (L2) N 053", (L3)
342", (L4) N 01 1 O, (L5) N 27g0/N 08 1" et (L6) N 034" (figure 3a). Le tableau 1 présente 1'
données statistiques de ces linéaments régionaux, En tout. 199 linéaments ont été observés do
près de la moitié sont associés à deux des six familles énuméries précédemment et do
l'orientation est NW-SE (LI et L3). La famille L5 est la troisième en importance, représenta
près de 20% de la totalité des lin6aments observés. Étant donné que cette analyse ne peut ten
compte du pendage, tous les linéaments orientés E-W ont été groupés en une seule famille, t
I'occurence L5. Finalement, les familles L3. L4 et L6 représentent près de 35% du nombre (
linéaments total et sont plutôt orientés NE-SW.
Tableau 1. Statistiques des linéaments régionaux.
Famille de Nombre de Orientation Ecan-type linéaments Iinéaments moyenne
L 1 4 4 30 1 10.7
Au niveau du Mont Éboulé (figure 3b), trois des familles majeures de linéaments SOI
observables dans la zone de décrochement de l'écroulement: (L3) N 330"- (L4) N 015" et (L5) 1
274". Sur le terrain. les levés structuraux ont permis de relever près de 400 discontinuité
(annexe B) provenant principalement des parois ouest (point A, fisure 2a). centrales-est (poir
B, figure ?a), est (point C, figure ?a) ainsi que d'affleurements rocheux présents au sommet.
D'autres levés structuraux ont été pris sur une importante fissure de tension. En effet. à enviro
350 mètres de la paroi rocheuse ouest et à une dizaine de mètres du bord de la faInise (point C
figure 2a), se trouve une fissure au sol sub-parallèle aux parois formant la falaise. En fait. eII
est longue d'environ 100 mètres. En moyenne, l'ouverture de cette fissure fait 50 centimètres d
largeur et est profonde d'au moins 5 mètres par endroit (figure 4). Trois familles de joini
majeures ont &té mesurées sur les parois internes de la fissure, soient N 297"/7g0 (=L 1 ). 1
280°/83" (-L5) et N 350°1830 (=L3).
Figure 4. Fissure de tension ouvcrtc au sommet du Mont É b o u l ~ .
Cinq t'rimillrs de disconrinuitCs rnrijcurtls ont 6ré idcntifi6rs dont Ics or-iciitarions sont pr6sèritét.s 1'i
la g r 3 . La Fiy- r 2 pr2scntc lcs statisticpes de ces cinq familles sous la fornic
d'histogrammes ainsi que leur projection stfrCographique des p9les et Ic tableau 2 est i i r i t :
compilation des clonnées statisriqws tirées des histogrammcs. Driiis les analyses qui suivcnt, on
~itilisc-rr~ Ics valeurs moyennes.
Tableau 1. Statistiques des Icvés structurriris.
Famille de Nb de discontinuités 1 mesures
F 1 1 I 31
bIy10cic Moyenne orientation pcndage 1 orientation pendage
250 40 1 283 32 1 IO 30 77 79
(ri) 140 83 ; ( a ) l 5 l 75 (b) 320 ~ ( b ) 324 (a) 045 S3 /(a) 035
I 76
(b) 200 I(b) 200 (a) OS6
I 57 j(a) OS6 7 8 (6) 165 I(b) 265
Écart-type orientation p e n d ~ i ~ e
3 9 16 30 10
( 3 ) 13 13 (b) IS (a\ i l 14 (b) 16 (4 17 9 (b) 25
On peut notcr qu'il y a trois Iàmillcs (F3. F4. et F5) qui ont Lin fort pendase (plris cle 75") ct dont
les directions sont reliees 3 ceIIes observées porrr les linériments L3. L4 et L5 respectivcincnt.
10 10
8 8 r
Y (a) i j , 6
d 4
2 *O- . - O O
O U ) l W I Y J N O 2 5 0 3 0 0 3 5 0 O 20 40 8 1O
onmw~m F-tm 31 pôles
. 38 pôles
40
35
30
25
20
15
10
5
O O r n l W 1 5 0 N O 2 5 0 3 0 0 ~ O 20 40 so w .
umuuar Paidlge 140 pôles
Figure 5. Statistiques des cinq familles de discontinuités du Mont Éboulé.
Ces trois f d e s subverticales sont observables directement sur le couplet stéréoscopique de 1
figure 8. Les deux autres familles ont un pendage beaucoup plus faible, F2 ayant une directio
de pendage vers la vallée. On notera aussi que les familles F1 et F2 ont une variation de 1
direction nettement plus importante que Ies autres. Par contre, les familles B fort pendage ont de - --- sous-familles (a et b) dont les directions ~ ~ f i t _ 2 p!ÿs üü moins iau- ies unes des autres. Étar
donné que Ies différentes families ont tout d'abord été déterminées sur la base des orientation!
certaines anomalies peuvent être observées sur les distributions de pendages des familles 3 et 4
Effectivement, les mesures constituant la classe représentant un pendage de 30" (figure 5c) or
été associées à F3 de par leur orientation. Le même phénomène est observé pour F4 (figure 5d:
Les mesures de pendages constituant les classes comprises entre 11" et 45" ont aussi ét
associées à cette famille (F4) de par leur orientation. Finalement, pour ce qui est de F1 (figur
52), on s'aperçoit que la variation dans les mesures d'orientations et de pendages est trè
considérable. Toutefois, cette incohérence peut être négligée dans la présente étude puisque 1,
totalité des joints FI offrent un pendage vers le massif et ainsi, il est improbable que la famil11
FI ait joué un rôle déterminant dans la rupture.
Comme on le verra plus loin, deux des cinq familles de discontinuités (F2 et F5) auraient ét(
impliquées dans la rupture. La famille F2, à faible pendage, est observable à deux échelle
différentes. À petite échelle (figure 6a). elle présente des joints très rectilignes et persistants qu
sont espacés d'environ 10 mètres. À grande échelle (figure 6b), son espacement est de 1(
centimètres en moyenne et la surface de ses joints ne présente pas de rugosité importante. Li
famille F5, qui constitue les parois subverticaies de l'escarpement principal, est très persistante
dans le massif, est espacée de 2 à 5 mètres et ses fractures, parfois ouvertes, ne contiennent pai
de matérie1 de remplissage. Aucun ruissellement ou suintement d'eau n'ont été observés à 1;
surface des parois ou dans l'ouverture des fractures lors des visites de juin et septembre 1996
Des fissures de tension au sommet du mont, et observables sur les photographies aérienne!
ILS), suivent une orientation similaire à F5 et sont aussi exemptes d'eau. Ces observation:
permettent de concIure que le Mont Éboulé est bien drainé.
3.2 Géomorphologie
Des glaciations successives, dont les dernières se sont terminées il y a environ 10 000 an: (Lasalle et Tremblay, 1978), ont exploité la faille de la Sainte-Marguerite pour créer la vallée dr
même nom. La représentation 3D du secteur (figure 7) montre bien la vallée de la Sainte.
Marguerite.
Figure 6. Visualisation de la famille F2 selon deux points de vue:
i 5 m (a) et 1 km (b) de distance.
MONT ËBOULÉ (580 m) Zone de l'écroulement
DISTANCE (m) NORD-SUD
Figure 7. Représentation 3D du Mon1 Éboulé.
Figure 8. Couplet stéréoscopique du Mont Éboulé (photos aériennes
#Q72840-25,26; C: crête; P.T.: pied de talus).
Cette dernière est à présent comblée par des dépôts quaternaires. L'érosion subséquente de
dépôts a laissé deux niveaux de terrasses dont les altitudes sont de f 59 et 169 mètre
respectivement. Blais et McNeil (1990) ont identifié ces terrasses comme étant des terrasses di
kamcs. Les levés de terrain ont révélé que ces terrasses &aient constituées de matériaux fin
sablonneux et l'analyse, par photographies aériennes (figure 8) et par les observations sur I(
terrain, révèle des terrasscs planes et sans déformations.
11 s'agit donc de terrasses fluvio-glaciaires (ou fluviatiles). La présence d'un plateau dans 1;
zone d'accumulation des débris permet de croire que ces débris se sont déposés sur une terrasst
ffuvio-glaciaire. La surface des débris à cet endroit a une altitude de 200 mètres et se trouvr
surélevée par rapport au deuxième niveau de terrasse (1 69 mètres). Les débris, dans ce secteur
auraient donc une épaisseur d'environ 30 mètres. Dans ce mèmc secteur, on a recueilli ur
échantillon de bois coincé entre deux blocs (figure 9) dont la datation au 14C lui a conféré un âec
de 1030 +ou- 90 ans.
Figure 9. Échantillon de bois coincé dans les débris de I'écroulernenr.
En résumé, les événements quaternaires suivants peuvent être relevés: (1) -surcreusement
glaciaire; (2) -il y a 10 000 ans environ, les glaciers reculent et permettent l'envahissement de la
vallée par la Mer de Laflamme et ccla jusqu'à une altitude de 142 rn (Lasalle et Trembiay, 1978);
(3) -trois rniiIe ans plus tard (7 000 A.A.), la Mer de Laflamme se retire permettant la mise en
place de dépôts fluvio-glaciaires et fluviatiles; (4) -environ 1 000 ans avant aujourd'hui,
I'écroulement est survenu dans un massif rocheux devenu dc plus en plus instable.
La ligure 10 présente un modèle de terrain qui a été réaiisé à partir d'observations faites sur
ternin et d'évidences géomorphologiques décrites précédemment. Il s'agit en fait d'une cou
A-A' tracée le long d'une ligne illustrée à la figure 8. Évidemment, puisqu'aucun l'orage i
sondage géophysique n'a étd effectué à ce jour. les épaisseurs des différents matériaux préser
sur le modèle ne constituent qu'une estimation, sauf en ce qui a t n i t à f'épaisseur des débi
(=30 mètres). De la base au sommet on peut observer la séquence suivante: substratu
rocheus, matériaus glaciaires (till), marins et sédiments ihvio-glaciaires sur lesquels
superposent les débris de l'écroulement. ki forte épaisseur des sédiments (environ 300 mètre
peut apparaître élevée mais elIe est prcsumée par analyse avec le fjord du Saguenay où
surcreusement glaciaire a été de près de LOO0 mètres (Locat ct Sy.itski, 199 1).
A Escarpement principal
D4hs de l'éxcdement
Figure 10. Modèle de terrain de l'écroulement du Mont Éboulé.
Les travaux de temin ont permis de mesurer un pendage de 4.5' dans la partie amont du côr
d'éboulis et d'identifier un bris de pente d'environ 10' non loin dc la base dc cc cône d'ébouli
i.r. que la pente passc de 35' à 2 5 O , laissant ainsi supposcr quc la morphologie du roc sou!
jacent en est responsable. L'omniprésence de la famille F2 pcrmci de croirc qu'elle ait p
constituer la surtace de rupture. Par ailleurs, Ic trait cn tirct délimite la position du talus initial I
l'escarpement principal rcprésente la position de la fissure à l'amère du sommet initial. Pol
déterminer le pendage du calus (60°), i l a L'allu estimer la position du pied dc talus ainsi que I
crête au sommet avant L'écroulement. Ces deus derniers éléments ont été estimés c
stéréoscopie à l'aide de photos aériennes ct identifiQ par des traits pointillés sur la Iigurc 8. L
pied de talus cst en fait la limite nord du plateau identifié dans les débris et la crête a été estimée
partir du prolongement de celle du sommet actuel.
CHAPITRE IV
4 .1 Mesures sur le terrain
La seule caractéristique mécanique du roc impf qué dans I'écroulement à avoir été mesurée sur 1(
terrain est la résistance en compression uniaxiale dérivée à partir de l'indice de rebondissemen
(R) obtenu de l'essai au marteau Schmidt. 76 levés de marteau Schmidt ont été pris sur le
parois rocheuses est et ouest de la zone de décrochement (tableau 3).
Dans le secteur est de I'écroulement, les mesures ont été prises horizontalement étant donné 1;
présence de parois rocheuses subverticales et sur des surfaces légèrement altérées. Un indicc
moyen RL = 54,7 a été calculé et correspond à une résistance en compression de 150 +ou- 6(
MPa. Même si I'on doit considérer que le marteau Schmidt ne donne qu'une indication de 1;
résistance en compression, cette valeur de 150 MPa se situe dans la plage de valeurs [100-25(
MPa] attribuée généralement au gneiss Woek et Bray, 198 1).
Pour ce qui est du secteur ouest de I'écroulement. les Ievés au marteau Schmidt ont à nouveai
été rédisés de façon horizontale mais cette fois sur une surface plus aitérée. L'indice RL moyer
calculé est de 37,5 ce qui correspond à une résistance en compression uniaxiale de 70 +ou- 2' MPa. Cette résistance moindre peut s'expliquer par le fait que la paroi ouest est plus exposée ai soleil et aux intempéries que Ia paroi est.
Tableau 3. Levés au marteau Schmidt.
LEVES AU MARTEAU SCHMIDT
4.2 Essais en laboratoire
PAROI EST
T w N Surface légèrement altérée Position horizontale
RN moy=60 ou RL moy=54,7 Rés. en com~.=150+/-60 MPa
Tous les essais de cisaillement (boîte PHI-IO), au nombre de 24, ont été effectués sur d
surfaces sciées puisque les échantillons rocheux recueillis lors des travaux de terrain I
contenaient pas de joints naturels. Dans ce cas, la cohésion est nulle et l'angle de friction E
considéré comme étant rksiduel. Les graphiques de la résistance en fonction du déplacement r
chacun des 24 essais sont prisentés à l'annexe C. Le tableau 4 présente les dimensions d
échantillons de roches cisaillés, les valeurs de contraintes normales appliquées et mesurées air que les valeurs de résistance au cisaillement mesurées. La figure 11 montre les résulta
typiques de 3 essais effectués à partir d'un même échantillon (ME4) et à 3 contraint1
différentes (oa = 1, b b = 2 et oc = 2,5 MPa). En (a), le graphique montre la résistance i
cisaillement en fonction du déplacement et en (b), cette même résistance mais en fonction de
contrainte appliquée, ce qui permet de calculer l'angle de friction (+). Toutes les valeu
obtenues des 24 essais sont compilées à la figure 12. Les enveloppes de rupture minimale
maximale donnent respectivement des valeurs d'angles de fiction de 28" et 42" et l'enveloppe (
rupture moyenne correspond à un angle de friction de 3S0, lequel sera utilisé pour les analys
subséquentes.
PAROI OUEST
TrpeL Surface très dt6& Position horizontale
RL moy=37,5 Rés. en com~.=70+/-25 MPa
INDICES DE REBONDISSEMENT CR) OBTENUS 5 6 5 7 5 9 6 1 5 8 6 6 5 6 6 4 5 7 5 8 6 1 5 8 6 2 6 1 60 5 7 58 4 2 5 9 5 4 5 8 6 3 5 3 5 9 5 8 3 7
n=13/26
34 37 3 9 30 39 3 8 2 5 23 2 9 32 3 1 3 3 3 9 2 8 2 8 26 3 6 3 O 3 4 22 3 6 2 8 28 3 O 3 8 42 2 1 38 3 5 4 2 4 4 20 28 3 4 4 5 2 9 3 2 4 4 25 2 3 3 1 4 3 3 0 3 3 2 6 32 2 3 3 5 27 3 6
n=25/50
Figure 12. Graphique de la résistance au cisaillement en fonction de la contrainte normale présentant les résultats des 24 essais (O: valeur de la contrainte normale au plan de
rupture pour les conditions limites de la figure 16).
La contrainte in situ et normale au plan de rupture (a) de 3,4 MPa est représentée sur le
graphique pour les conditions limites utilisées pour les calculs (figure 16). L'équation [Il a éti utilisée pour le caicui de o (Hoek et Bray, 1981) et les valeurs des différents paramètres son1
pribsentkes au tableau 5:
où H est la hauteur du plan de rupture; z est la profondeur de Ia fissure; y est la densité
volumique de la syénite à quartz; vP est l'angle du plan F2; et yf est l'angle du talus initial.
Tableau 5. Valeurs des paramètres utilisés pour Ie calcul de la contrainte normale au plan (O).
Les valeurs d'angles de friction que l'on retrouve dans la littérature sont très proches de ce1
obtenue à partir des essais de cisaillement. De fait, Kutter et Otto (1990) ont obtenu, pour t gneiss, une valeur moyenne de 32' tandis que Hoek et Bray (1981) proposent une plage r
valeurs variant entre 22" et 29". Toutefois, il est important de considérer que I'angle de frictic
mesuré en laboratoire sur surface sciée correspond à des valeurs résiduelles. La valeur (:
l'angle ainsi obtenue est donc inférieure à celle de la roche intacte. Quant à la cohésic
apparente, eIle sera estimée lors de I'analyse à rebours de la stabilité.
CHAPITRE V
ÉVALUATION DU MODE DE RUPTURE
L'analyse de la cinétique des divers modes de rupture possibles est réalisée ci-après, à l'aide (
la condition de Markland (Hoek et Bray, 198I), pour les trois principaux types de rupcure
planaire, de dièdres et par basculement. La figure 13 présente sur un même stéréonet, Ies gram
cercles et pôles des cinq familles de discontinuités majeures présentes au Mont Ébouié. Aussi,
sont représentés, par un grand cercle, le talus initial (N 093"/60°) ainsi que les cônes de frictic
mesurés (28", 35" et 42"). N
talus (t)=û93/60 FI =283/32 F2=0n/29 F3a=151/75 F4b=200/76 FSb=265!78 1
Figure 13. Projection stéréographique des pôles et des grands cercles des familles de
discontinuités majeures du Mont Ébouté.
Ces données permettent de délimiter deux zones critiques d'instabilité (hachudes). La prernièi
est delimitée par l'intersection du cône de friction et du grand cercle du tdus et la seconde zon
par la direction de pendage du talus +ou- 20". La direction du talus est mesuree à partir di
photographies aériennes et peut donc varier facilement de +ou- 5". Rappelons ici que cet'
analyse néglige la présence de l'eau, la cohesion apparente ainsi que Ie volume irnpIiqué.
5.1 Rupture planaire
D y a rupture planaire lorsqu'il y a glissement le long d'un plan dont le pendage (\VI=) ei
inférieur au pendage du talus (Wt) mais supérieur au coefficient de friction (@) et dont 1
direction de pen&ge du plan de glissement (d.p.F) est de +ou- 20" celle du talus (d.p.~) (figur 14a). La famille F2 a une direction de pendage de 167" se situant ainsi à 16" de celle du talus qi
est de 183". Une des deux conditions est donc satisfaite. La seconde condition tient compte d
pendage du talus initid, de la famille de discontinuité critique et de l'angle de friction du matéric
rocheux (Yt 5 W F > 0). À première vue sur le steréonet, on s'aperçoit que le pendage de 1
discontinuité est inférieur à I'angIe de friction. Cependant, i1 ne faut pas négliger que ces angle
sont des valeurs moyennes et que l'analyse est faite considérant des conditions sèches ou san
accélération sismique, Le. des conditions très conservatrices. De plus, le périmètre de la zone d
rupture (figure 8) est bien circonscrit par les discontinuités F3 et F4 qui assurent ainsi u
dégagement maximum des flancs latéraux du glissement. On considère donc qu'une nipture I long du plan F2 est possible.
5 - 2 Rupture de dièdres
On remarque, sur la figure 14b, qu'un dièdre peut être formé par les familles F2 et F3. Pou
qu'il y ait rupture, le point d'intersection des deux plans formant le dièdre doit se trcuver dan
ou proche de la zone critique liée au cône de friction. Une telle rupture est donc possible mais 11
glissement se ferait quand même le long de F2 puisque la direction de pendage de I
discontinuité à faible pendage (d.p.Fz) se trouve entre la direction de pendage du taius (d.p.t.) e
la direction de pendage de l'intersection (d.p.Xu). De plus, l'effet de coin (K=sin P/sin 1/2~, oi
P=5 1" et €=70°) a été estimé (Hoek et Bray, 1981) à 1'35 ce qui laisse voir qu'en définitive, un1
rupture de dièdre est très peu probable et que de toute façon elle se produirait le long du plan F2
5 . 3 Rupture par basculement
Le troisième et dernier type de mode de rupture abordé dans cette andyse est la rupture pa
basculement qui pourrait se produire par la conjugaison de F5b et F2 (figure 14c), puisque 1i
pôle moyen de F5b se situe dans la zone d'instabilité. 11 existe trois critères pour délimiter 1;
zone critique: ( 1 ) Goodman et Bray (1976) suggèrent qu'il y a basculement lorsque le pôle de I;
discontinuité se situe à plus ou moins 10" de la direction de pendage du talus; (2) Goodmai
( 1980) cons idh une vni-iation de 30": et ( 3 ) Matheson ( 19S31 suggSre plut& que Ir pôIe doit :
trouver i I'intiricur d'unc variation de 10" de la direction de pendqe du talus. On remarque q~
mSme la condition la plus sgvki-e est satisfaite puisque le pôle de la discontinuité FSb se trouve
Sc de la clirectinri de pcndagc di1 ilu us du Mont EboiilG. D';iutics conditions tii~c~ir~ic~ucs t
oéomitricliies sont i sritisftiirc polir qu'il SC produise u n hasculenirnt. Goodnian ct Bray ( 197C c'
proposent:
oii H est Iri hautcur du bloc susceptiblc. de hascule~ B est la largeur de cc bloc: y, est le pcndris
du plan sur lequel s'effectue le basculement: P est Ic pendagc clu talus: ec Q est I'cm_ole de frictior
Pour leur part. De Frcitas rt Watters ( 1973) sug=krcnt la condition suivantc:
Les parrimt=tres B et I I ont 2tG mesurés srir Ic tcrrain sur u n bloc susceptiblc de hasccilcr au Mor
Éboule (figure 15. B/H = 0.1s) ct les paraiiktrtts P. @ et y, sont connus puisqu'ils 0111 C t
mcsurés O U estimés ;LU cours des chapitres précgdents (P = GO"; 0 = 35" et y, = 79"). Tou
calculs faits. on peut maintenant constater que la nlplLIrc3 par ba~culcmcnc pourrait Ztre rissociCe
I'icroulcnient du Mont É b o u ~ ~ car les 3 conditions CnuniérGes plus haut sont saiisLlitrs. LI
basculcment a lui a~issi lieu le long du plan F2 niais implique des volumcs restreints.
Figurc 1 5. Bloc clc i-oclie instable au soinmet de I ' c~ca ipm~i i t piincip;il,
5.4 Discussion
L'analyse de la cinétique indique bien le rôle important de la famille de discontinuités F2, i.e
celle ayant un faible pendage vers la valI&e. Cette famille présente un système de joints qu
recoupent l'ensemble du talus. Les autres familles, plutôt subverticales, viennent découpe]
latéralement le massif. Conséquemment, une famille de ces mêmes joints subverticaux (FSb:
favorise des ruptures par basculement. On peut donc proposer que le mode de rupture es1
double, i.e. une rupture planaire précédée et suivie de ruptures par basculement. Lr
désenchevêtrement de la masse a pu être grandement favorisé par les ruptures par basculement
On peut croire que les premières ruptures ont été par basculement, en pied de talus, ce qui aurai
favorisé un important relâchement des contraintes et une accélération des déformations. Une
rupture planaire se serait subséquemment produite, possiblement favorisée, comme on le verra
plus loin, par l'action de forces sismiques. Il sembIe aussi que d'autres ruptures p a
basculement aient eu lieu depuis, au niveau des parois de l'escarpement principal. La prise en
compte de la topographie du site et des discontinuités pénétratives très évidentes (surtoui
subverticales et F2), permettent donc de proposer que le mode principal de rupture du Moni
Éboulé est planaire accompagné, dans une moindre mesure, de ruptures par basculement. De
plus, cette nipime aurait eu heu dans des conditions sèches.
Finalement, puisque le plan F2 est pénétratif et relativement rectiligne, le critère de rupture de
Mohr-Coulomb semble approprié pour une analyse sommaire de la stabilité. En fait, Barton
(1973) suggère, partir des travaux de Patton (1966), de ne considérer, pour de fortes
contraintes, que les ondulations de premier ordre (ou macro-rugosité), puisque les ondulations
de second ordre (ou micro-rugosité) tendent dors vers zéro. Ainsi, parce que les joints F2 sont
très rectilignes (figure Ga), la cohésion apparente devient, par conséquent, surtout fonction de
l'imbrication des discontinuités dans le massif et ne dépend donc pas beaucoup de la rugosité.
On peut donc ainsi aborder I'analyse à rebours de la stabilité de I'écroulement en considérant
principalement des ruptures planaire et par bascuIement.
CHAPITRE VI
ANALYSE À REBOURS DE LA STABILITÉ
6 . 1 Étude paramétrique
La présente section a pour but, par une analyse de la stabilité à rebours du Mont Éboulé, c
tenter de reconstituer Ies conditions sous Iesquelles s'est produit l'écroulement. À partir dt
modes de mpture planaire et par basculement, prenant en compte les données physiques I
mécaniques, il s'agit plus particulièrement de faire intervenir différents paramètres estimés c
mesurés lors de l'étude (e.g. l'angle de friction, l'accélération horizontale sismique ainsi que Ir
pendages du talus initial, de la surface de rupture potentielle et des plans de discontinuités F5 Après avoir estimé la cohésion, on abordera l'objectif principal qui est d'examiner si I
glissement a été causé par un séisme.
6 .1 .1 Rupture planaire
L'analyse paramétrique en fonction d'une rupture planaire est réalisée à l'aide du logicii
STABROC (Locat 1994) et cela pour les conditions suivantes: 1) sans accélération sismique; : avec accélération sismique. L'équation générale proposée par Hoek et Bray (198 l), et utilisé
par le logiciel, est la svivante:
F=cA+rIW~osyr~-asin~~)-U-Vsin~~ltan$ W (sin yt + a cos y t )+ V cos iyt
où F est le facteur de sécurité; c est la cohésion apparente; A est la surface de rupture; U et ' sont des paramètres c: pression interstitielle; W est le poids du massif instable; vt est le pendag
du talus; + est l'angle de friction; et a est le coefficient d'accélération horizontale sismiq
(fonction de $(figure 16). Les conditions aux Iimites du modèle, utilisé par STABROC, sc illustrées a la figure 16. Le plan de rupture (F2, I& = 29') voit le jour en pied de talus ct a u
hauteur de 340 mètres. On note aussi la présencc d'une fissure de tension (z = 185 m) où 1'
considère que la cohésion et l'angle de friction sont nuls. Pour ['analyse. des valeurs d'angle talus ($F) et de densité volumique de 60" et 36,9 ZrNIm3 respectivement sont considéréi
Aussi, les paramètres U et V sont négligés puisque Ic Mont Éboulé est drainé (conditia
sèches).
r Fissure de tension
Figurc 16. Conditions aus limites.
L'analyse à rebours sans accélération sismique est réalisée à l'aide d'un graphique du facteur (
sécurité en fonction de la cohésion (ligure 17a) pour les valeurs d'angles de Sriction mesurés (
laboratoire, i.e. \.ariant dc 28" à 43,". Lcs disférents làctcurs de sécurité obtenus à partir d
1-aleurs de cohésion et d'anglcs dc friction données sont prisentées au tableau 6. La figure 1'
révèle que pour un coelTicient de friction de ['ordre de 35', Ic Sacteur de sécuritC est compr
entre 1,44 et 158 pour une plage de iqaleurs dc cohésion de 300 ri 500 kPa. Ccs \.alcurs (
cohésion sont. par ailleurs, prochcs dc celles proposées par Hock ct Bray ( 198 1 ) pour dl
massifs rocheus semblables. On remarque aussi que même pour un angle de Sriction minim
(28"), Le facteur de sécurité est supérieur à 1 pour les valeurs de cohésion données. En fait, F=
pour une valeur dc cohésion aussi faible que 65 kPa.
L'analyse Ci rebours est aussi r15alisée considérant qu'un tremblement de terre soit à I'originc (
l'écroulement du Mont Éboulé. Ici, la sollicitation sismique est prise cn compte par ui
augmentation de la contrainte horizontale (a) agissant sur le massif (cq. 5 ct ligure 16).
Tableau 6. Facteurs de sécurit6 obtenus selon les valeurs de cohésion et d'angles de friction données (figure 17a).
Angle de Cohésion Facteur de friction (kPa) Sécurité
28" O 0,959 50 0,989 150 1,048 250 1,108 350 1,167 450 1,226 550 1,286
hgle de Cohésion Facteur de fiction (kPa) Sécurité
35" O 1,263 50 1,293 150 1,352 250 1,412 350 1,47 1 450 I,53 550 159
Angle de Cohésion Facteur de fiction @Pa) Sécurité
De fait, cette seconde analyse est effectuée à l'aide d'un graphique du facteur de sécurité er
fonction de I'acc6lération horizontale sismique pour différentes valeurs de cohésion. Le tableal
7 présente les différents facteurs de sécurité obtenus à partir des valeurs de cohésions ei
d'accélération sismiques données. Ainsi, toujours en considérant le massif drainé (conditions
sèches), et pour la plage de valeurs de cohésion de 300 à 500 kPa, les résultats des calculs
indiquent qu'une accélération horizontale sismique comprise entre 0.17 et 0,23 serait suffisante
pour provoquer l'écroulement (F = 1, figure 17b).
Acc€I€ration horizontale, a
(b)
Figure 17. Analyse de la stabilit6 pour un cas sec: (a) sans accélération sismique et (b) avec accélération sismique ($ = 35').
De telles valeurs sont bien réalistes étant donné la forte s6ismicité régionale pour laquelle le Code
national du bâtiment du Canada (1990) propose des accélérations horizontales maximales de
0,20 et jusqu'à 0,30 dans les cas extrêmes.
Tableau 7. Facteurs de skurit6 (F.S.) obtenus selon les valeurs de cohésion et d'acc6lérations horizontales données (@=3S0).
Cohésion (kPa) O 50 150 250 350 450
D'une part, cette analyse paramétrique a permis d'estimer la cohésion à la plage de valeui
suivante: [300-5001 kPa. Toutefois, même si cette plage de valeurs peut sembler grande, O
remarque que la cohésion a une influence peu significative sur le facteur de sécurité. En effe
lorsque la cohésion varie de 300 à 500 Wa, ce qui signifie une augmentation de 67'31, le facte~
de sécurité ne fluctue que de 1,44 à 138, ce qui se traduit par une augmentation de 10%. C
dernier aspect permet de conclure que l'estimation faite s'avère adhuate et représentative du typ
de roche impliquée dans l'écroulement. D'autre part, si l'on insère la valeur moyenne de I plage de cohésion apparente (400 kPa) au critère de Mohr-Coulomb (7 = c + o tan $, où O = 3,
MPa et $ = 35"), on obtient une valeur de T de 2,78 MPa. De la même façon, si l'on insère cet1
dernière valeur à un critère de rupture faisant intervenir la rugosité (7 = o tan ($ + i), où i = angl
de rugosité, 6 = 3,4 MPa et $ = 35"), on obtient un angle de rugosité de près de SO, valeur tout
fait représentative (S.I.M.R., 198 1).
a=O, 1
a=0,2
a=0,3
a=0,4
6.1.2 Rupture par basculement
L'analyse paramétrique en fonction d'une rupture par basculement est réalisée à l'aide du logicic
TOPPLE 1.0. Le modèle utilisé par le logiciel est présenté à la figure 18 où chacun de
paramètres nécessaires à l'analyse est défmi. Cette analyse considère un basculement en massi
tient compte de la nappe phréatique, elle suppose une largeur constante des colonnes PX, figui
18), que chacune d'elles ne peut glisser et basculer en même temps et une géométrie uniforme d
talus. Les paramètres utilisés pour la présente analyse et évalués au cours des chapitrr précédents sont les suivants: hauteur de la pente (H = 340 m), pendage du talus (yf = 60"
pendage du plan de rupture F2 (YF = 2g0), densité volumique (y = 26,9 kNIm3) et pendage dc
colonnes (y~s = 78O, tableau 2). L'espacement @ X ) a et6 estimé à 10 m, la hauteur de la napl
F.S.
1,011 1,036 1,086 1,137 1,187 1,237
0,825 0,847 0,891 0,934 0,978 1,022
0,683 0,703 0,741 0,78 0,818 0,857
0,571 0,588 0,623 0,657 0,692 0,726
phréatique il O m (conditions séches) et on suppose que les angles de friction basal (à l'interface
entre le plan F2 et la base des colonnes) et intercouche (entre les colonnes) sont les mêmes.
L'analyse de la stabilité a été réalide en fonction de la plage de valeurs d'angles de friction mesurés en laboratoire, i.e. pour @= 78", 3 5 O et 42'. Les paramètres énumérés précédemment
(propriétés physiques du matériel et parmètres géométriques) ainsi que les résultats de l'analyse
sont prisentés à l'annexe D.
Figure 18. Modèle utilisé pour Ilanalyse de stabilité (D'après Choquet et al., 1 99 1 ).
Les résultats de I'analyse de stabilité révèlent, pour chacun des trois cas, que les dix premières
colonnes en tête de talus sont stables. Pour des angles de friction de 35" et 42O, seule la dernière
colonne en pied de talus est susceptible de glisser, les autres étant toutes sujettes au basculement.
En fait, au niveau des modèles représentant le talus pour chacun des trois cas (annexe D), i'angle
de friction ne semble pas avoir une influence considérable. C'est au niveau du facteur de
sécurité que I'angle de friction semble jouer un rôle plus important. De fait, les résultats d'analyse présentent des facteurs de sécurité, face au basculement, supérieurs à 2,00 pour chacun des trois cas (pour $ = 2g0, 35" et 4S0, les facteurs de sécurité sont respectivement de
3.79,2,3 1 et 2,18). On peut donc facilement confirmer que le basculement en masse n'est pas
le principal mode de rupture impliqué dans I'écroulement. 11 ne faut pas oublier que l'accélération horizontale sismique (a) a tté négligée puisque le logiciel utilisé ne comporte pas
cette option. Pourtant, si l'on compare avec les résultats obtenus de l'analyse de stabilité en
fonction d'une rupture planaire (pour les mêmes conditions et a = O), les facteurs de sécurité
sont plus faibles que ceux de l'analyse en fonction d'une rupture par basculement. Le massif rocheux du Mont Éboulé était donc plus sujet à s'écrouler selon un plan de discontinuité, en
I'occurence F2.
DISCUSSION
7 .1 Structure
L'analyse faite sur le Mont Éboulé illustre bien le lien étroit existant entre ta structure locale
régionale. En effet, les discontinuités impliquées dans la rupture suivent des orientatioi
similaires à des Iinéaments régionaux (failles et diaclases). Le graben du Saguenay, dont
limite nord est la rivière Sainte-Marguerite (figure I b), a été déterminant pour la stucture de
région et plus particulièrement au Mont Éboulé. Les joints d'extension de la famille (
discontinuités FS sont directement impliqués dans la rupture et très visibles au niveau de la zoi
de décrochement (figures 1 b et 8). Un tremblement de terre est très probablement à l'origine (
t'écroulement, mais les conditions structurales étaient définitivement favorables pour provoqu
un écroulement de cette ampleur. La raison expliquant que l'écroulement s'est produit au Mo
E ~ O U I ~ plutôt qu'ailleurs dans la vallée peut être en rapport avec le système stmctural. Comn
on peut le voir sur la photographie aerienne de la figure 19, le Mont Éboulé se situe à un endrc
de la vallée où cette dernière change de direction de près de 25". Une telle bifurcation n'est peu
être pas étrangère à l'établissement de conditions favorables à une instabilité du massif, surto
le long de F2.
7 . 2 Mode de rupture
L'analyse de la cinétique réalisée au cours de cette étude a révélé que deux modes de rupture so
susceptibles d'avoir été impliqués dans l'écroulement du Mont Éboulé, soient planaire et p
basculement. La rupture planaire s'est produite le long du plan F2, à faible pendage (2g0), da1
une direction presque N-S, donc vers le fond de II vallée de la Sainte-Mrugucrite. La ruptu
par basculernent aurait également été impliquée dans l'écroulement rocheux du Mont Éboul
mais dans une moindre mesure.
Figure 19. Vue en plan de la vallée de la Sainte-Marguerite
(D: direction moyenne de la vallée).
En effet. I'anaiyse de la stabilité réalisée a clairement révélé que le basculement en masse c!
probabk mais pcu important ktant donné les facteurs de sécurité obtenus (F > 3,001. 11 es
question plutôt du basculement de blocs isolés. Possiblement que des ruptures par basculemen
seraient survenues en pied de talus avant la rupture planaire, de façon à désenchevêtrer le mnssi
et créer un relâchement des contraintes. En fait, ces ruptures seraient peut-être à l'origine di
rentrant, formant le pied de talus initial, que l'on peut apercevoir en photographie aérienni
(figure 8). D'autres ruptures locales par basculement se seraient également produites aprk
I'Ccroulement majeur à en juger par la présence de parois subverticales (FS) ainsi que de bloc
instables au niveau de l'escarpement principal (figure 15). Les résultats de l'analyse de 1;
stabilité réalisée en fonction d'une rupture planaire confirment qu'il s'agit du mode de rupturi
principal impliqué dans l'écroulement.
Par ailleurs. Le fahrboschung mesuré sur le terrain, en I'occurence 3 2 O , est une indication de 1;
mobilité des débris lors de l'écroulement (Corominas, 1996). En effet, étant donné qu'il a uni
valeur très proche de l'angle de friction ($ = 35"), on conclut que la mobilité des débris au Mor
Éboulé a tté faible. Le modèle de terrain utilisé dans l'analyse de la stabilité en fonction d'un
rupture planaire (figure 16) proposait un plan de rupture faisant jour en pied de talus. Cett
dernière hypothèse pourrait s'avérer juste, i. e. que cet aspect expliquerait peut-être pourquoi le
débris n'ont pas atteint une grande distance de parcours.
7.3 Âge et causes de l'écroulement
L'écroulement du Mont Éboulé est évidemment d'âge post-glaciaire. Par ailleurs, lors de
travaux de terrain, un morceau de bois coincé entre deux blocs a été échantillonné et a permis di
proposer un âge maximum de 1ûûO ans. Cette datation a, en quelque sorte, permis de vérifie
l'hypothèse voulant que I'écroulement ait eu lieu sur des terrasses fluvio-glaciaires. Si oi
pousse un peu plus loin l'analyse, dans la mesure où le morceau de bois était mort au momen
où il a été impliqué dans I'écroulement. il s'avère possible que le séisme de 1663 soit à I'origini
de la rupture. De toute façon, I'anaiyse de la stabilité a clairement démontre qu'un séisme ayan
généré une accélération horizontale de O, 17 aurait &té sufisante pour initier la rupture. Un autrt
facteur supportant l'idée qu'un séisme soit à l'origine de I'écroulement est en rapport avec 1c
l'angle de fiction. De fait, i'angIe de friction réel est certainement plus élevé que celui trouvi
lors des essais de cisaillement. En effet, c'est l'angle de friction résiduel qui a été mesuré, leque
est donc inférieur à celui de la roche intacte. Ainsi, seul un séisme aurait pu générer une énergir suffisante pour vaincre les forces de friction (1@2 = 2 9 O < 0 = 35").
CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS
L'analyse du Mont Éboulé a permis de mettre à jour un glissement de grande ampleur et celi
dans des roches précambriennes. L'écroulement du Mont Éboulé résulte d'une séquenct
complexe d'événements allant de la formation de la vallée jusqu'à la séismicité régionale souven
reliée à la glacio-isostasie. Avec un fahrboschung de 32", qui correspond à 3" près, à l'angle dt friction moyen mesuré (@ = 35"), ce glissement n'a pas acquis une grande mobilité. Cec
s'explique peut-être par le fait que le plan de rupture était situé proche du pied du talus.
1) À partir d'observations sur photographies aériennes et sur le terrain, on peut facilemen
avancer que le Mont Éboulé est bien drainé, condition sur laquelle repose l'analyse à rebours dc
Ia stabilité. Toutefois, l'arrière du sommet n'a pas été investigué. Des traverse: supplémentaires permettraient de confirmer que le Mont Éboulé a de bonnes condition:
drainantes;
2) En ce qui a trait aux débris de l'écroulement, il serait intéressant d'en connaître
l'épaisseur réelle en réalisant des levés géophysiques (e-g. géoradar). Cependant, l'accès
menant aux débris et le cheminement dans ces débris sont très difficiles;
3) L'installation d'un dispositif de mesure dans l'importante fissure ouverte au sol au
sommet du Mont É ~ o u I ~ , s'avèrerait utile pour connaître, s'il y a lieu, le déplacement différentiel
annuel;
4) Les valeurs de cohésion prises en compte lors de l'analyse paramétrique ne sont qu'une
estimation. il s'avèrerait donc intéressant, par un retour dans la zone de débris de l'écroulement,
de tenter de recueillir des blocs rocheux contenant des plans de discontinuités. D'autres essa
de cisaiuement bventuels permettraient d'obtenir une valeur de cohésion plus précise.
5) Finalement, cette étude a bien illusa15 le lien direct entre la structure locale et régionali On pourrait donc, éventuelIement, utiliser le cas du Mont Éboulé pour souligner que de t ek
ruptures sont possibles, même dans des roches très compétentes, et qu'il faut donc réaliser uri
analyse systématique du secteur, particulièrement celui achalandé du fjord du Saguenay, afin d évaluer le potentiel pour de telles ruptures.
CHAPITRE iX
BIBLIOGRAPHIE
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ANNEXE A
ESSAIS AU MARTEAU SCHMIDT
ESSAIS AU MARTEAU SCHMIDT
Le marteau Schmidt est constitué principalement d'un boîtier dans lequel se retrouve un pist
propulsé par un ressort caIibré. La dénomination du type de marteau (R, L, N, P ou PT) dépe
de la force d'impact du piston qui est déterminé par la rigidité du ressort. Le principe géné:
consiste à mesurer, par le rebondissement du piston (indice R), l'énergie d'impact non absorb par la roche martelée, cette énergie étant reIiée à la résistance de l'échantillon. Les martea
Schmidt utilisés Iors de cette étude sont de deux types, soient L et NR, R signifiant q l'appareil détient un dispositif enregistreur des indices de rebondissement. Les abaques courar
de résistance en compression versus l'indice de rebondissement relatifs aux massifs roches
sont construits à partir du marteau Schmidt de type L (figure AI).
Figure Al . Graphique de la résistance en compression uniaxiale en relation avec
l'indice de rebondissement, d'après Deere et Miller (1966).
Ainsi, la conversion des indices RN en indices RL s'est avéd nécessaire. Les graphiques de résistance en compression uniaxiale en fonction de R des deux types de marteau sont présentés la figure A2.
Figure A2. Graphiques de la résistance en compression uniaxiale en fonction de l'indice de rebondissement: (a) type N; et (ô) type L.
Les équations des courbes de types N et L pour une position horizontale (a = O) sont Ii
suivantes:
R.C.U.=-254,18+ 16,880FW [
RL=(167,93i-R.C.U.)/16,93 [:
où R.C.U. est la résistance en compression uniaxiale; RN est l'indice de rebondissement obter
à l'aide du marteau de type N; et RL est l'indice correspondant à RN. Des 76 Ievés de marte;
Schmidt pris sur les parois rocheuses est et ouest de la zone d'écroulement du Mont É ~ O U I
seule la moitié a été retenue (I.S.R.M., 1976), Le. que les valeurs les plus basses ont été rejeté1
de façon à optimiser la représentativité des résultats.
ANNEXE B
LEVÉS STRUCTURAUX
MONT ÉBOULE
Direction 289 111 47 Il8 121 78 118 295 230 70 280 298 62 82 85 80 9 1 86 85 85 93 88 84 87 240 240 248 247 253 262 260 70 71 71 102 290 240 66
:amille de discontinuités 2 Pendage 1 Direction 1 Pendage
69 1 60 1 88
MONT CBOUL~
Direction 1 44 132 308 150 166 337 342 304 31 4 320 31 6 332 307 31 4 321 144 1 4 4 147 31 6 300 295 324 334 339 31 3 133 135 143 128 309 130 116 1 24 153 140 149 150 173 151 304 127 308 1 22 136 326 148 31 5 146
Pendage 81 78 8 1 71 84 79 75 89 8 1 82 90 86 86 75 88 71 88 52 89 83 85 81 84 83 90 80 88 90 84 76 76 80 74 76 83 30 30 54 88
Direction 204 196 208 209 189 200 199 203 206 206 202 196 189 32 36 30 24 32 46 21 0 38 195 162 195 206 195 162 195 206 192 198 25 45 26 11 26 32 37 35 226 220 44 227 227 188 198 25 17
1 Pendag e
87 90 80 81 76 87 87 8 1 80 85 90 8 1 79 54 82 62 6 1 80 88 83 84 53 85 85 65 53 85 85 65 82 80 79 75 79 75 66 8 1 79 70 87 79 88 8 6 80 87 79 83 88
Direction 19 20 196 183 197 198 195 196 194 194 236 198 189 191 189 198 188 199 202 192 192 201 204 23 205 23 205 200 46 42 44 46 43 41 230 42 41 44 196 43 45 188 189 231
Pendage 81 80 86 74 88 90 86 86 89 89 78 79 79 89 76 89 90 81 84 84 50 8 1 80 89 86 89 86 86 72 85 76 66 70 76 79 75 63 70 72 75 73 70 83 72
MONT Famille de d
Direction 292
ANNEXE C
ESSAIS DE CISAILLEMENT
Essai à la boite PHI-10, éch. no.1, 1 MPa
Essai à la boite PHI-10,éch. no.l,2 MPa
O 2 4 6 8 10
Déplacement (mm)
Essai à la boîte PHI-10, éch. n0.1~3 MPa
O 2 4 6 8 10
Déplacement (mm)
Essai a la boîte PHI-iO,ech. no.2,l MPa
O 2 4 6 8 1 O
Déplacement (mn)
Essai 8 la boite PHI-10, &ch. n0.2,2 MPa
Essai la boite PHI-10, éch. no.2,3 MPa
O 2 4 6 8 10
Déplacement (mn)
Essai a la boîte PHI-10, &ch. no.3.1 MPa
Essai 8 la b o b PHI-10, Bch. no. 3, 2 MPa
Essai à la boite PHI-10, &ch. no.3,2,5 MPa
Essai la boite PHI-10, &ch. no.4,1 MPa
K " '
O 2 4 6 B 10
Déplacement (mm)
Essai à la boîte PHI-10, éch. no.4,2 MPa
O 2 4 6 a 1 O
Déplacement (rm)
Essai A la boîte PHI 10, éch. no.4, 2,5 MPa
O 2 4 6 8 10
Déplacement (mm)
k h . 5 , l MPa
O 2 4 6 8 10
Wplaceunent (mn)
Éch. 5,2 MPa
O 2 4 6 8 10
Déplacement (mn)
Éch. 5.3 MPa
W."" . O 2 4 6 8 10
ûéplacement (mn)
Éch. 6, t MPa
Éch. 6.2 MPa
Éch. 6,3 MPa
O 2 4 6 8 1 O
Déplacement (mm)
&ch. 7 , l MPa
Éch. 7, 2,5 MPa
Éch. 7,4 MPa
Éch. 8.2 MPa
O 2 4 6 8 IO
Déplament (mm)
Éch. 8 , 3 MPa
O 2 4 6 8 10
Déplamnt (mm)
Éch. 8.4 MPa
ANNEXE D
RÉSULTATS D'ANALYSE DE STABILITÉ: BASCULEMENT
Nom du fichier : MTEB28.TPL
Nom Respons%g!et du : Mo ?v t Ébou e ka, Quebec
Date de r alisationi $g/11/9?U TABLEAU R E S T R E I N T DES RESULTATS
Pzopr iétés physiques du matériel
Den it d matérie : 2 8 . 9 ~ n g q e %e Prottemenk inte couche Angle de frottement basaf $8 Densité de l'eau 1 10 - - ~
Paramétres q4ométrisues - - Angle du plan de rupture Hau eur du talus Pen 8 age du talus i - $940 O
Lar eur des colonnes : 10 ~ e n l a g e des CO Onnes : 78 Profondeur de $a nappe phreatique ! 340
N Pn-1 R N S N SN/RN Mode Stable S:akie Stable Stable
t3 e lement lement
ement ement ement
f z ~ ~ t ement lement
Basculement
TABLEAU RESTREINT DES RESULTATS (suite) N Pn-l RN SN SN/RN Mode
Basculement
Basculement Basculement Bascu ement Bascu k ement Basculement Basculement Bascu ement Bascu ernent Bascu ement Bascu i ement Basculement Basculement Basculement Basculement Basculement
Basculement Basculement Basculement
Bascu ement 1 8 : P88hY9 Bascu ement -0.1798
1 Basculernent
-0.30598 Basculement -0.52856 Bascu ement
-2.4995 1 -0.99744 Bascu entent
Basculement 66.466 Basculement
Basculement Basculement Basculement
1 1.4807 1 Glissement )
Renfo cernent minimum nécessaire: 4 .5027e+05 (Glissement) DX = f0 Nombre de blocs solidarises 7 Largeur obtenue : 70 Lar eur DXEL necessaire pour l i e uilibre limite: 66.516 ~ a c z e u r ge stcuritg face au bagczlernent 095 Facteur e s curit ace au glissement i $ 1 8 6 ' 7 4
TABLEAU RESTREINT DES RESULTATS ( s u i t e ) N Pn-1 RN SN SN/RN Mode
Facteur cïe sécurite effectif : 2.0674
Nom du f i c h i e r : MTEB42 .TPL Nom du jet - Mo t Pbou i s P v i e ktr guébec ~ e s ~ o n s E E P e Date de r e a l i s a t i o n : 2:/11/9?~
TABLEAU RESTREINT DES RESULTATS
P r o p r i e t e s phys iques du m a t e r i e l Den it d m t ér ie
t e e n t e couche I l * ' E j I t g: Yrotternent kasa f Densrté de l ' e a u : 1
Parametres gkométriques Angle du p l a n d e r u p t u r e Hauteur du t a l u s Pendage u t a 1 s Lar eur !es coyonnes pen8age d e s co Onnes Profondeur d e l a nappe phreat igue :
N Pn-1 RN SN SN/RN Mode
TABLEAU RESTREINT DES RESULTATS (suite) N Pn-l RN SN SN/RN Mode
Basculeme Basculeme
Basculeme Basculeme
Bascu erne Bascu 1 eme Basculeme
Basculeme Bascu erne Bascu 1 eme
Basculeme Basculeme
aasculeme Glissemen
Renfor ement minimum nécessaire: 1 . 7 0 5 5 e + 0 5 (Glissement) DX = 18 Nombre de blocs solidarisés
eur obtenu eux DXEL ntcessaire pour l i e g ilibre eux de securite face au bascuycment
Facteur de skcurité face au glissement
TABLEAU RESTREINT DES RESULTATS (suite)
N Pn-1 RN SN SN/RN Mode Facteur de sécurité effectif : 2.177
APPLIEO 2 IMAGE. lnc 1653 East Main Street - -. , Rochester. NY 14609 USA -- -- -, Phone: 71 W4820300 -- -- - - Fax 716/288-5989
O 1993. ApplM IImegü. IW.. Ail RightS Rese~ed
