Une montagne peut-elle prévenir avant de s'effondrer ? Des chercheurs découvrent un indice inattendu : écouter les rochers !

Si les éboulements et les chutes de blocs ont toujours fait partie des aléas montagneux, le réchauffement climatique contribue actuellement à déstabiliser davantage certains versants, notamment dans les régions où le dégel du pergélisol fragilise les parois rocheuses. Dans les zones de haute montagne concernées, les chutes de blocs ont ainsi augmenté au cours des dernières décennies. Pour les habitants et usagers de la montagne, le risque n'est donc pas négligeable.

Pour limiter ce risque, différentes mesures de prévention et de protection peuvent toutefois être mises en place : boulonnage des blocs instables, filets et écrans pare-blocs, purges préventives ou encore surveillance instrumentale des versants. Il existe toutefois une difficulté : avant de pouvoir prévenir la chute d'un bloc, encore faut-il être capable de l'identifier et d'évaluer son état de stabilité.

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Une masse rocheuse peut en effet être parcourue par de nombreuses fractures invisibles depuis la surface, et leur rôle sur la stabilité du bloc peut être très variable.

Caractériser cette fissuration interne représente donc une étape majeure pour le suivi des structures rocheuses et pour envisager des mesures de protection ou prévention. Mais comment faire ?

Le risque d'éboulement est très présent en environnement montagneux. © bdavid32, Adobe Stock

Une colonne de roches qui change de « note »

Dans ce contexte, des chercheurs de l’ISTerre proposent une nouvelle piste : analyser les vibrations d'une colonne rocheuse pour « sonder » son état interne.

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L'étude est partie d'une observation : lors de travaux de renforcement d'une colonne de roche d'environ 760 m³, nécessitant de forer la roche pour y installer des boulons, les chercheurs ont placé un capteur permettant d'enregistrer les vibrations au sommet de la colonne. Or, les mesures ont révélé un changement subtil de la fréquence de résonance fondamentale de la colonne : de 9,0 Hz avant le forage, elle est passée à 8,5 Hz pendant celui-ci.

Le saviez-vous ?

La fréquence de résonance fondamentale correspond à la fréquence à laquelle la colonne a naturellement tendance à vibrer lorsqu’elle est soumise au « bruit ambiant » (faibles vibrations permanentes de l’environnement). Elle dépend notamment de la rigidité et de la manière dont la colonne est couplée à son environnement.

La fréquence est ensuite remontée progressivement après la fin du forage pour retrouver son niveau initial. Le même phénomène a été observé après des secousses provoquées par des séismes régionaux.

Le boulonnage des parties instables d'une paroi est l'une des techniques permettant de prévenir un éboulement. © USGS, Wikimedia Commons, domaine public

Écouter les rochers pour mieux surveiller leur stabilité

Le passage de 9,0 à 8,5 Hz représente donc une modification de la réponse vibratoire des roches : les fractures et microfractures qui parcourent la colonne peuvent modifier leur état de contact sous l'effet des vibrations de la foreuse, faisant temporairement évoluer la rigidité mécanique de l'ensemble.

Ces résultats montrent ainsi que l'analyse de la réponse vibratoire peut apporter des informations indirectes sur l'état de fracturation et le comportement mécanique d'une structure rocheuse. À plus grande échelle, ce type d'approche pourrait contribuer à distinguer des zones relativement stables de secteurs plus instables.