Caractérisation du tenseur des contraintes naturelles : bases théoriques et retours d’expérience

L’état de contraintes actuel, dont la modification anthropique ou naturelle entraîne des déformations, éventuellement des désordres, est un des éléments essentiels de la reconnaissance d’un terrain. Sa détermination fait appel à des bases théoriques et à l’expérimentation. Dans la première partie, outre quelques rappels bibliographiques concernant les champs théoriques pour des surfaces topographiques planes ou diédriques, est introduit le tenseur (K0) qui se ramène au scalaire k0 dans le cas du milieu pulvérulent. Le tenseur de surface (Σ0)0 conduit à une nouvelle définition de k0 pour les milieux cohésifs. Enfin, une étude originale en élasticité est proposée pour les vallées en U et V et les massifs en éperon ou en aiguille. La deuxième partie traite des reliefs de type vallée, montagne ou mixte par modélisation numérique. Sont présentés des exemples avec tracé des isostatiques et, sur une isostatique verticale, les variations des contraintes principales verticale et horizontale (σv et σH). L’effet d’un serrage latéral « tectonique » est analysé. La troisième partie a trait à des retours d’expérience français récents ; elle confronte résultats analytiques et numériques avec mesures de terrain. L’Est de la France est concerné par une extension qui peut se manifester en surface par une contrainte principale mineure négative (traction). Dans le cas des Alpes, les effets des reliefs et de la tectonique se font sentir : inclinaison du trièdre principal sous les versants (parallélisme entre versant et isostatique majeure) ; concentration des contraintes horizontales sous les vallées (souvent perpendiculairement à celles-ci) ; pour les contraintes verticales : effets d’alourdissement sous les vallées et d’allégement sous les montagnes