Cerema Est Laboratoire Régional de Nancy
Commune de Ludres Cartographie de l'aléa mouvement de terrain Rapport d 'étude
Dossier n°C16EN0293
10 mai 2018 Commune de Ludres- Cartographie des aléas mouvements de terrains
Références de l'affaire
N° de dossier : C16EN0293 Intitulé de la prestation : Cartographie aléas coteaux de Moselle Références client : DDT54/ADUR Représenté par Mme Angélique MASSON Place des Ducs de bar Case officielle n° 60025 54035 NANCY cedex Tél : +33 (0)3 83 91 41 17 Mail : [email protected]
Affaire suivie par
Vincent REMY , Responsable de l'Activité «Mouvements de terrain» Cerema / Direction Territoriale Est (DTerEst) / Laboratoire Régional de Nancy (LRN) / Groupe ERDT 71, rue de la Grande Haie F 54510 TOMBLAINE Tél : +33 (0)3 83 18 41 19 Mail : vincent.remy @cerema.fr
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Version Auteur(s) Commentaires 1.0 M,ERBRECH (LRN) Rapport d'étude
Le Chargé d'Études La Responsable de l'Activité mouvements de terrain Risques mouvements de terrain Vincent REMY Michel ERBRECH
Le Chef du Groupe ERTD
Adrien ALLARD
Cerema Est / Laboratoire Régional de Nancy / Groupe ERTD – Page 2/33 – Commune de Ludres- Cartographie des aléas mouvements de terrains
Sommaire
Introduction...... 5
1 - Aperçu géographique et géologique d'ensemble...... 6 1.1 - Limite de la zone d'étude et morphologie...... 6 1.1.1 - Limites...... 6 1.1.2 - Morphologie...... 6 1.2 - Contexte géologique et hydrogéologique...... 6 1.2.1 - Géologie...... 6 1.2.2 - Contexte hydrogéologique...... 8
2 - Typologie des mouvements de terrain...... 9 2.1 - Les mouvements sans plan de rupture...... 9 2.1.1 - Le fluage...... 9 2.1.2 - La solifluxion...... 9 2.1.3 - La reptation...... 10 2.2 - Les glissements avec plans de rupture...... 11 2.2.1 - Les glissements pelliculaires...... 11 2.2.2 - Les glissements plans...... 11 2.2.3 - Les glissements rotationnels ou circulaires...... 12
3 - Cartographie de l'aléa mouvement de terrain...... 12 3.1 - Enquête bibliographique ...... 12 3.1.1 - Guides techniques...... 12 3.1.2 - Cartes...... 13 3.1.3 - Études antérieures de l'aléa mouvement de terrain...... 13 3.1.4 - Banque de données du sous-sol et études géotechniques...... 13 3.2 - Photo-interprétation et reconnaissance terrain...... 14 3.2.1 - Photo-interprétation...... 14 3.2.2 - Reconnaissance terrain...... 14 3.3 - Modèle numérique de terrain. Analyse des pentes...... 19 3.4 - Caractérisation des aléas...... 20
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3.4.1 - Niveaux d'aléa...... 20 3.4.2 - Matrice de l'aléa glissement de terrain...... 22 3.5 - Limites de l'étude...... 24
4 - Détermination des niveaux d'aléa et du zonage...... 24 4.1 - Caractérisation de l'aléa sur la commune de Ludres...... 24 4.2 - Incrémentation du niveau d'aléa...... 26 4.3 - Qualification et localisation des aléas glissement de terrain retenus...... 27 4.3.1 - Détermination des zones d'aléas...... 27 4.3.2 - Aléa fort...... 28 4.3.3 - Aléa moyen...... 29 4.3.4 - Aléa faible...... 30 4.3.5 - Aléa présumé nul...... 30
5 - Conclusions...... 31
Liste des annexes...... 32
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Introduction
A la demande de la Direction Départementale des Territoires de Meurthe et Moselle, Service Aménagement Durable, Urbanisme et Risques, le Laboratoire de Nancy a réalisé une étude de l'aléa mouvements de terrain sur la commune de Ludres.
Afin de pouvoir être aisément utilisée comme base du zonage du plan de prévention des risques mouvements de terrains et faciliter la transcription de celui-ci en matière d'urbanisme, l'étude a été réalisée avec une cartographie au 1/5000ème.
Les types d'aléas mouvements de terrains existants sont : les glissements de terrains, la solifluxion, la suffosion, le fauchage, les chutes de pierres et blocs, les éboulements ainsi que les coulées boueuses. Les mouvements liés aux cavités souterraines sont les affaissements, les effondrements et les tassements.
L'objectif de cette étude est de caractériser et d'évaluer les niveaux d'aléas vis-à-vis des phénomènes de glissement de terrain dans la zone d'étude. Les aléas retrait-gonflement, les autres aléas spécifiques liés aux mines ainsi que les aléas liés aux chutes de blocs ne sont pas traités. Cette étude est réalisée suivant la méthodologie de la cartographie « aléa glissement de terrain » Côte du Dogger, Meurthe et Moselle, élaborée par le BRGM et le Cerema Est pour le compte de la DDT54. Elle se base sur l'interprétation de données hydrogéologiques, topographiques, bibliographiques et des visites de terrain. Conformément à cette méthodologie et aux méthodologies nationales, aucune investigation lourde (sondages, essais en laboratoire) n'a été entreprise pour caractériser les aléas. Il est à noter qu'un Plan d'Exposition aux Risques naturel (PER) de mouvements de terrain des coteaux de Moselle entre Flavigny-sur-Moselle et Sexey-aux-Forges a été établi par le Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Nancy en 1989. Ce PER a servi de base à l'élaboration d'un Plan de Prévention des Risques mouvements de terrain pour la commune. Lors de cette étude ancienne, la caractérisation de l'aléa n'était pas fonction de l'interprétation de différentes données telle que proposée dans ce rapport mais ne prenait en compte qu'une seule donnée: la localisation, parfois subjective, de mouvements de terrains éventuels.
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1 - Aperçu géographique et géologique d'ensemble
1.1 - Limite de la zone d'étude et morphologie
1.1.1 - Limites
La zone d'étude correspond à toute la surface du ban communal de Ludres. Une attention plus particulière a été portée aux secteurs bâtis, proches du bâti ou ouverts à une urbanisation future. 1.1.2 - Morphologie
Ludres est située au Sud de l’agglomération nancéienne. Sur une superficie d’environ 820 ha en projection horizontale, son territoire est équilibré (3,5km d’Ouest en Est pour 4km du Nord au Sud) et couvre plusieurs domaines géographiques et géomorphologiques différents.
Le piedmont Espace de glacis en pente douce, situé immédiatement au niveau de la voie ferrée traversant le ban communal dans une orientation Sud-Ouest/ Nord-Est.
Il est essentiellement consacré à l’habitat.
Les coteaux Les pentes de ce coteau sont généralement faibles au Sud et deviennent plus fortes à mesure que l'on monte dans le coteau, le maximum se situant en limite de plateau.
Le plateau du Vermois La partie Est du ban communal repose sur l'extrémité Ouest du plateau du Vermois. Constitué essentiellement de marnes et d'argiles, ce plateau en pente douce accueille habitations et zones industrielles.
Ludres est traversé d'Ouest en Est par le canal de jonction et du Nord au Sud par l'autoroute A330. A l'Est de cette dernière l'occupation des sols concerne des zones industrielles.
Le plateau calcaire
Dominant l’agglomération, le plateau calcaire de Haye ne couvre qu'une petite partie de la surface de la commune, et est situé à son extrémité septentrionale. Il est recouvert de forêt.
1.2 - Contexte géologique et hydrogéologique
1.2.1 - Géologie
Le contexte géologique prévisible est donné, pour les formations du substratum, par l'examen de la carte géologique de Nancy, (feuille XXXIV-15) au 1/50000 du bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM). Les éléments qui peuvent permettre de préciser la cartographie géologique sur le territoire de la commune sont essentiellement :
– les informations apportées par les reconnaissances de terrain dans la commune
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– les données trouvées dans la bibliographie (chantiers, études géotechniques, base de données de sondages du BRGM).
Le substratum
Le substratum est décrit selon la série géologique du plus ancien vers le plus récent (c'est à dire du bas vers le haut de la série).
A. Le Lotharingien
Le Lotharingien (l4b) (« Argiles à Promicroceras » 25 m) Il est constitué à sa base d'argilites gris-bleu (« argiles à Promicroceras » – 25m) plus ou moins foncées, parfois micacées, plastiques ou plus ou moins schisteuses qui renferment des nodules calcaires ou phosphatés et de calcaires ocreux (1-2 m) au sommet.
Le Carixien (l4c-5) (« Calcaires ocreux » 3 m) Il est constitué de quelques bancs de calcaires argileux gris ou noirs, parfois très durs, de faible épaisseur (de 0,3 à 3 mètres environ), renfermant des fossiles (Bélemnites et Ammonites). Cette formation est souvent recouverte par le fluage des marnes qui les surmontent et est donc rarement observable.
B. Le Domérien (Pliensbachien supérieur)
Le Domérien inférieur (l6a) (« Marnes à amalthées » 85 à 90 m) Il est constitué par les marnes riches en Ammonites pyriteuses et en nodules calcaires ou phosphatés et souvent recouvertes par plusieurs mètres de résidus d'altération et de décalcification limoneux.
Le Domérien supérieur (l6b) (« Grès médioliasique » 8 à 15 m) Il est constitué de calcaires argileux en bancs décimétriques présentant de fréquentes intercalations argileuses. Cette formation est souvent altérée lorsqu'elle affleure.
C. Le Toarcien
Le Toarcien inférieur (l7) (« Schistes carton » 12 à 18 m) Marnes bitumineuses noires ou grises, indurées, à nodules calcaires ou phosphatés. Elles gonflent au contact de l'eau et de l'air, ce qui leur confère des caractéristiques mécaniques très médiocres. C'est dans cette formation que se produit la majorité des glissements de terrain des coteaux de Moselle.
Le Toarcien moyen (l8) (« Marnes à septaria, Grès supraliasiques (l8) » 80 à 90 m) A la base sont présentes des Marnes à septaria, grises ou bleues, à nombreux niveaux de nodules calcaires ou phosphatés de toute taille. Puis viennent une dizaine de mètres de marnes quartzeuses et micacées, annonçant le minerai de fer.
Le Toarcien supérieur et Aalénien (l9) (« Minerai de fer ou minette» 8 à 12 m) Il s'agit d'un ensemble de sédiments détritiques, plus ou moins gréseux et argileux, oolithiques ou à entroques, s'enrichissant localement en matériaux ferrugineux.
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D. Le Bajocien Le Bajocien inférieur (j1a) (« Marnes micacées, Calcaires sableux, Roche rouge» 45 m environ) A la base, les Marnes micacées sont des argilites micacées bleues à noires (quelques dizaines de cm) et passent rapidement aux calcaires sableux de Haye à rares interbancs argileux. Au-dessus se trouvent, sur une dizaine de mètres, les calcaires à entroques.
Le Bajocien moyen (j1b) («Calcaires à polypiers » 25 à 30 m) Il est constitué de deux niveaux de calcaire à polypiers séparés par l'oolithe cannabine. Cette formation est constituée d'un ensemble récifal à lithologie très variée allant des calcaires cristallins aux calcaires sublithographiques en passant par les calcaires oolithiques et bioclastiques.
Les terrains superficiels
A. Les éboulis argilo-calcaires
Sur la commune de Ludres, les formations de pente (matériaux grossiers) couvrent la quasi-intégralité des versants.
Ces éboulis proviennent de l’altération des corniches des plateaux calcaires sus-jacents. Les blocs de tailles variables sont enrobés dans une matrice limoneuse.
B. Couvertures limono-argileuses parfois sableuses
Elles sont caractérisées par une texture fine avec une importante proportion d'éléments compris entre 50 et 2 microns (matériaux fins). On retrouve ce type de formation superficielle à l'Est du ban communal.
C. Les terrains d’altération des marnes
Ce sont des argiles (matériaux fins) de caractéristiques médiocres à moyennes où l’on ne trouve pas de blocs (critère de détermination de la limite terrains altérés / éboulis). Ce type de terrain superficiel se retrouve sur la partie supérieure des couches marneuses desquelles il est issu. Leur épaisseur est variable, de l’ordre de quelques mètres.
1.2.2 - Contexte hydrogéologique
Le contexte hydrogéologique a été déterminé tout d’abord par la définition des terrains susceptibles d’être aquifères, des modes de circulation d’eau, des éventuelles zones de résurgences, puis par l’observation de terrain qui permet de mettre en évidence ces zones de résurgence. Ces observations sont indiquées sur la carte des indices de terrain à 1/5000 (annexe 1).
Aquifères des éboulis
Les éboulis argilo-calcaires constituent un aquifère permettant le transfert des eaux de la nappe des calcaires vers le bas de la vallée. La couche des éboulis étant continue, les écoulements se font sans obstacle et permettent d’avoir un niveau de nappe continu. A la base des éboulis, le niveau de nappe devient affleurant et conduit à l’apparition de quelques zones humides et sources.
Aquifère des alluvions de la Moselle
Les alluvions de fond de vallée de la Moselle représentent l'aquifère principal présent au droit de notre site d'étude.
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2 - Typologie des mouvements de terrain
Les désordres susceptibles d'être constatés lors des observations de terrain sur la commune de Ludres sont de plusieurs types.
2.1 - Les mouvements sans plan de rupture
Ces types de mouvements ne sont pas considérés comme des glissements à proprement parler puisque la mise en mouvement n’est pas caractérisée par un plan de cisaillement. Généralement, sur le secteur des coteaux de la Meurthe et de la Moselle, seule la frange superficielle de terrain est affectée par ce type de mouvements.
2.1.1 - Le fluage
Le fluage est un phénomène physique provoquant des déformations gravitaires irréversibles sous des sollicitations constantes atteignant le domaine plastique (Philipponnat et al., 2008). C’est un mouvement lent d’une masse de terrain (à matrice fine argileuse ou silteuse) non limitée par une surface de rupture clairement définie se manifestant sur des faibles ou fortes pentes. Il peut se développer sur des épaisseurs parfois importantes (plusieurs dizaines de mètres).
Figure 1: Exemple de fluage sous l’effet d’une surcharge (Philipponat et al., 2008).
2.1.2 - La solifluxion
C’est un cas particulier du fluage. C’est un phénomène d’écoulement lent des sols. La solifluxion concerne les sols à matrice fine (argileuse ou silteuse) et à teneur en eau marquée, sur une épaisseur de l’ordre d’un mètre, sans surface de rupture nette. Ce phénomène est provoqué par des variations de volume du sol au cours des saisons. En effet, le gel-dégel ou l’alternance des saisons sèches et pluvieuses causent la déstructuration et la perte de cohésion de ces sols gonflants et rétractables (Philipponnat et al., 2008 ; Mathon et al., 2005).
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La solifluxion s’opère sur des terrains de pente faible à modérée et se repère par un état boueux des sols, une ondulation des terrains (Philipponnat et al., 2008) et des rochers « laboureurs ».
Figure 2 :Aspect ondulé (moutonnement) des terrains dû au phénomène de solifluxion.
2.1.3 - La reptation
C’est le glissement lent, vers l’aval, des sols ou des formations superficielles sur un versant à pente modérée à forte (Dictionnaire de géologie, 6ème édition). Ce phénomène ne nécessite pas un état boueux du sol. Il peut se repérer par un moutonnement de faible amplitude et relativement serré. Généralement, les arbres sont inclinés ou présentent une forme dite « pipée ». Le moteur du mouvement est le propre poids du terrain. Ce phénomène provoque un fauchage (également appelé « basculement ») des couches géologiques; ce qui entraîne une évaluation erronée de leur pendage en profondeur.
Figure 3 :Coupe montrant le phénomène de reptation des couches géologiques superficielles(d’après le dictionnaire de géologie Raoult et Foucault).
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2.2 - Les glissements avec plans de rupture
2.2.1 - Les glissements pelliculaires
Le glissement pelliculaire est un décrochement superficiel gravitaire affectant une mince frange de terrain à matrice fine et limitée par une surface de rupture identifiable (< 10 m de profondeur), recouvrant les versants rocheux à pente raide (> 20 %). Cette frange est fortement altérée avec des caractéristiques mécaniques faibles. Par suite d’une saturation en eau du matériel, le sol se plastifie et devient instable. Le terrain se détache du haut du versant et glisse par petits paquets vers le bas (Mathon et al., 2005). Ce type de glissement fait généralement suite au phénomène de reptation.
La morphologie de ce glissement est caractérisée par à une surface moutonnée ou par des petites terrasses dans les versants, et de courtes fissures arquées ou rectilignes soulignent la tête des instabilités. Sur le terrain, il peut être délimité grâce à des entonnoirs d’effondrement créés en bordure du glissement par des infiltrations et des circulations d’eau en sub-surface.
2.2.2 - Les glissements plans
Il s’agit de mouvements gravitaires se traduisant par la translation d’un volume de sol ou de roche d’un versant, sur une surface de rupture approximativement plane, généralement selon la ligne de plus grande pente (figure 7).
La particularité de ce glissement tient dans la géométrie de sa surface de rupture qui est plus ou moins rectiligne. Généralement, elle est héritée d’une discontinuité naturelle préexistante dans le terrain : joints ou limites stratigraphiques, plans de faille ou diaclases, plans de schistosité. Elle peut également correspondre soit à une couche mince de mauvaises caractéristiques mécaniques (on parlera de « couche-savon ») sur laquelle s’exerce souvent l’action de l’eau.
Les glissements plans sont le plus souvent associés à des fissures en tête et des bourrelets en pied. Ils peuvent se développer sur des épaisseurs de plusieurs dizaines de mètres et peuvent affecter des versants de faible pente (< 20 %) pour autant que les facteurs de prédisposition soient réunis.
Figure 4 : Schéma d'un glissement plan (www.brgm.fr)
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2.2.3 - Les glissements rotationnels ou circulaires
Ils correspondent à des mouvements gravitaires et peuvent présenter une brusque rupture de pente ainsi que des fissures en tête et des bourrelets en pied. Leur surface de rupture de forme circulaire et concave les différencie des glissements plans. On peut noter la présence de contre-pentes au sein de la masse glissée. De plus, ils se développent généralement au sein d’un milieu homogène et meuble (sables, silts, voire argiles) en l’absence de discontinuité marquée. Par ailleurs, plusieurs glissements rotationnels peuvent s’emboîter et former un glissement circulaire complexe, voire plan. L’apparition d’un premier glissement en bas de pente entraîne une perte de butée pour les terres situées au-dessus et provoque des glissements successifs remontant vers l’amont : on parle d’évolution régressive (Philipponat et al., 2008).
Les glissements circulaires peuvent avoir des profondeurs et des volumes en mouvement très variables.
Figure 5 : Bloc diagramme d'un glissement rotationnel complexe (Flageollet (1989) et Cruden et Varnes (1996)).
3 - Cartographie de l'aléa mouvement de terrain
3.1 - Enquête bibliographique
Les documents de référence suivants ont été utilisés pour mener à bien la présente étude:
3.1.1 - Guides techniques
• Guide technique pour la « Caractérisation et cartographie de l'aléa dû aux mouvements de terrain », LCPC, 2000
• Guide méthodologique « PPR Risques de mouvements de terrain », LCPC, 1999
• Guide méthodologique « L'utilisation de la photo-interprétation dans l'établissement des PPR liés aux mouvements de terrain », LCPC, 1999
• Guide technique « Méthodologie de la cartographie aléa glissements de terrain, Côte du Dogger, Meurthe et Moselle », BRGM-CEREMA, 2014
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3.1.2 - Cartes
• Extrait de la notice de la carte géologique au 1/50000 de Nancy (BRGM)
• Carte géologique au 1/50000 de Nancy.
• Fond topographique BD Ortho
• Fond topographique SCAN25
3.1.3 - Études antérieures de l'aléa mouvement de terrain
• Plan d'Exposition aux Risques naturels (PER), commune de Ludres, CETE de l'Est, 1989
3.1.4 - Banque de données du sous-sol et études géotechniques
La consultation de la banque de données du sous-sol du BRGM (Infoterre) a mis en évidence 4 sondages sur le territoire de la commune. La localisation de ces sondages figurent en annexe n°1, carte des indices.
– Un sondage (BSS000SGJT) a été réalisé au niveau du bois Voncers (indice n°1 ).La constitution des horizons, du haut vers le bas y est la suivante: - de 0 à 32,71m, calcaires sableux (Bajocien) - de 32,71 à 40,05m, minerai de fer (Aalénien)
– Un sondage (BSS000SGHC) a été réalisé au niveau du lieu-dit « le Railleu » (indice n° 2 ). La constitution des horizons, du haut vers le bas y est la suivante: - de 0 à 24,33m, schistes carton (Toarcien) - de 24,33 à 26,50m, grès médioliasiques (Domérien)
– Un sondage (BSS000SGNG) a été réalisé au niveau du lieu-dit « Haut des Ronces » (indice n° 3 ). La constitution des horizons, du haut vers le bas y est la suivante: - de 0 à 0,70m, remblais - de 0,70 à 2,30m, schistes carton (Toarcien) - de 2,30 à 12,10m, grès médioliasiques (Domérien)
– Un sondage (BSS000SGGV) a été réalisé au niveau du bois du mauvais lieu (indice n° 4 ). La constitution des horizons, du haut vers le bas y est la suivante: - de 2,70 à 23,95m, marnes à Amalthées (Domérien) - de 23,95 à 26,50m, calcaires à Belemnites (Carixien) - de 26,50 à 50,75m, marnes à Promicroceras (Lotharingien) - de 50,75 à 53,00, calcaires à gryphées (Hettangien)
Ces études tendent à confirmer les données géologiques extraites de la notice et de la carte géologique au 1/50000ème.
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3.2 - Photo-interprétation et reconnaissance terrain
3.2.1 - Photo-interprétation
Les photographies aériennes stéréoscopiques de 3 missions IGN ont été utilisées afin de:
– repérer et localiser les indices de mouvements de terrain,
– préparer la reconnaissance de terrain permettant la vérification de ces indices,
– repérer des indices sur des zones inaccessibles. Les photographies observées sont les suivantes:
– Campagne n°71 FR 3315/300 de 1971 à 1/30000 (Toul), clichés n°1 et 2.
– Campagne n°72 FR 3415-3515 de 1972, à 1/20 000 (Nan cy), clichés n°1, 2 et 3.
– Campagne n°73 FR 2489/200 de 1973, à 1/20 000 (Nanc y), clichés n°13, 14 et 15.
La photo-interprétation n'a pas permis d'identifier la présence de glissements de terrain. Les limites de la photo-interprétation sont la présence des parties boisées recouvrant les plateaux calcaires et les premières pentes des coteaux, ainsi que la partie urbanisée de la commune. 3.2.2 - Reconnaissance terrain
La reconnaissance de terrain permet la vérification des résultats de l'enquête bibliographique et de l'analyse de photo-interprétation, l'observation et la localisation des mouvements de terrains visibles ainsi que les différents facteurs aggravants (présence d'eau, type de végétation, précision de la carte géologique, etc...). L'ensemble de la commune de Ludres a fait l'objet d'une visite en 2018. Elle a porté principalement sur les secteurs pourlesquels la géologie est la plus propice à la survenance de mouvements de terrain (marnes du Toarcien au niveau des coteaux). Quelques indices de mouvement de terrain ou de facteurs aggravants (eau, arbres penchés, surfaces moutonnées, ruptures de pentes, fissures etc...) ont été relevés et figurent sur la carte des indices (Annexe 1). Les parties boisées représentent une limite aux investigations de terrain. En effet, les indices y sont difficilement observables du fait de la densité de la végétation ainsi que d'un manque de repères.
Indices de mouvements de terrain
Les indices suivants figurent sur la carte des indices de terrain en annexe 1.
Glissement avéré
On observe un glissement de terrain au niveau de la rue Rabelais. Il est caractéristique d'un glissement rotationnel puisqu'il présente des fissures en tête et des bourrelets en pied. La voie communale adjacente présente des fissures longitudinales circulaires.
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Fissures sur chaussée indiquant le départ d'un glissement de terrain. Indice n°20
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Bourrelet de pied d'un glissement circulaire observé. Indice n°40
Fissures au niveau du bâti Des fissures obliques peuvent être caractéristiques de glissements de terrain. Sur la commune de Ludres, quelques fissures, dispersées, de ce type, ont été relevées.
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Fissure oblique sur bâti. Indice n°30
Facteurs aggravants
Les principaux facteurs aggravants des mouvements de terrain sont l’eau, l'absence de végétation et la géologie.
La végétation L’absence de végétation arborée est un facteur aggravant très classique. Le système racinaire contribue à « armer » la frange superficielle de terrain entre 1 et 3 m de profondeur selon les espèces et surtout réduit les infiltrations d’eau météorique et donc la teneur en eau du sol. Une mauvaise gestion forestière peut donc conduire à fragiliser les terrains et favoriser les glissements et plus généralement les mouvements. Néanmoins, même si le mouvement concerne la tranche superficielle du sol, la végétation peut ne pas suffire à contrer sa dynamique. C’est le cas de la reptation dont la conséquence est de tordre la base du tronc en forme de pipe.
Les Marnes de Charennes Les marnes de Charennes sont intercalées entre les calcaires sous-jacents aaléniens et les calcaires sus-jacents bajociens. Les mauvaises conditions d’affleurements sur la commune de Ludres, ainsi que la présence de formations superficielles la recouvrant ne permettent pas sa cartographie. L'eau Les zones humides aggravent la susceptibilité des terrains à développer des glissements. Ces dernières provoquent une perte de cohésion dans les formations meubles à matrice fine (silts et argiles) et du fait de la montée de la nappe, entraînent une baisse de la résistance au cisaillement dans les horizons frottant. L’existence de biseaux ou
Cerema Est / Laboratoire Régional de Nancy / Groupe ERTD – Page 17/33 – Commune de Ludres- Cartographie des aléas mouvements de terrains interlits aquifères, entre des formations argileuses, favorisent le développement de surpressions interstitielles réduisant leur résistance au cisaillement. Enfin, les thalwegs sont le lieu de concentration des eaux d’écoulement qui mobilisent des matériaux déstructurés.
Résurgence. Indice n°32
La carte des indices de terrain indique les résurgences et sources diverses.
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3.3 - Modèle numérique de terrain. Analyse des pentes
La carte des pentes est réalisée à partir des fonds topographiques du SCAN 25 de l’IGN (carte à 1/25000 agrandie à 1/5 000) en utilisant vertical mapper, soit un pas de 25 m. Cette analyse permet la détermination de 6 classes de pente ( 0-5%, 5-10%, 10-20%, 20-30%, 30-50%, 50-100%). La gradation des niveaux d'aléa est en effet fonction de ces classes de pente. Plus la pente est élevée, plus l'aléa augmente. Ces données, intégrées dans la matrice de l'aléa glissement de terrain (chapitre 3.4.2), sont croisées avec la géologie et les facteurs aggravants.
A l'Est de la voie ferrée, on observe, au niveau des zones reposant sur le plateau de Vermois, des pentes inférieures à 10%, à l'exception de quelques buttes pentées entre 10 et 20% Les coteaux marneux, comprenant notamment une petite partie de la partie urbanisée, présentent des pentes comprises entre 10 et 20%, à l'exception des secteurs les plus hauts dont les pentes sont comprises entre 20 et 50%. Le plateau calcaire affiche des pentes inférieures à 10%. La carte des pentes se trouve en annexe 2.
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3.4 - Caractérisation des aléas
3.4.1 - Niveaux d'aléa
Une échelle en 5 niveaux basés sur des niveaux de gravité est retenue.
Figure 6: Synthèse des 5 niveaux d’aléa
Aléa très fort
Il s’agit de glissement de terrain de grande ampleur (glissements actifs, glissements anciens ayant provoqués de fortes perturbations, etc..) avec un préjudice matériel très important (destruction totale d’une habitation ou bien destruction partielle mais avec perte de la fonction habitat) et préjudice humain de plusieurs morts possible.
Ce niveau d’aléa correspond au phénomène le plus important connu en Lorraine (glissement de CORNY, à la suite d’une pluie de 98 mm en quatre jours) dont les caractéristiques sont les suivantes :
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Figure 7: Coupe géologique du glissement de Corny-sur-Moselle
Caractéristiques du glissement de Corny:
Zone en mouvement :
• 600 m de long sur la rive droite de la Moselle
• recouvre la pente entre les cotes 170 et 280 soit 600 m en plan
• soit une surface de l’ordre de 40 hectares
Déplacement mesuré :
• 6 m en quatre jours au droit de la RN 57
Volume concerné par le mouvement :
• 4 à 5 millions de m3
Profondeur de la surface de rupture :
• comprise entre 2 et 30 m généralement supérieure à 10 m.
Préjudice matériel très important :
• une station-service et deux maisons ruinées, une conduite d’adduction d’eau de la ville de Metz et une RN à reconstruire sur 600 m.
Préjudice humain possible plusieurs morts
• en cas d’accident routier sur la RN 57 par exemple ou d’explosion de la station-service.
• En général, lors de la transcription de la cartographie d'aléas en zone réglementaire, le principe d'interdiction de constructions nouvelles s'applique.
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Aléa fort
Il s’agit de glissements actifs dans des pentes moyennes avec peu d’indices de mouvements, phénomènes d’ampleur importante dépassant le cadre parcellaire.
Préjudice matériel important (détérioration importante de l’habitat avec perte totale ou temporaire, avant travaux importants, de la fonction d’habitat) si l'aléa se réalise. En cas de perturbations anthropiques (déboisement- dessouchage, terrassements, travaux routiers ou d'assainissement), le phénomène peut apparaître (avec le même niveau d’aléa) ou s’amplifier de façon à dépasser largement le cadre de la parcelle en travaux.
Pour information, de manière générale, lors de la transcription de la cartographie d'aléas en zone réglementaire, le principe d'interdiction de constructions nouvelles s'applique.
Aléa moyen
Il n’y a pas ou peu de phénomènes avérés, ceux-ci sont ou peuvent être d’ampleur très réduite. Toutefois, en cas de perturbations anthropiques, un phénomène de glissement du même niveau ou de niveau inférieur peut se produire, ou bien un phénomène actif peut se propager au-delà de la zone de travaux.
Pour information, de manière générale, lors de la transcription de la cartographie en zone réglementaire, le principe d'autorisation de constructions nouvelles est soumis à prescriptions (études géotechniques, études définissant les mesures à mettre en œuvre afin de garantir la stabilité, ...)
Aléa faible
Il n’y a pas de phénomène avéré. Une perturbation anthropique peut toutefois entraîner un glissement de faible ampleur, qui restera limité à la zone de travaux.
Pour information, de manière générale, lors de la transcription de la cartographie en zone réglementaire, le principe d'autorisation de constructions nouvelles est soumis à prescriptions pour les bâtiments autres que les bâtiments standard.
Aléa présumé nul
Il n’y a aucun risque connu de glissement.
3.4.2 - Matrice de l'aléa glissement de terrain
Pour définir les différentes zones d’aléa, un croisement a été fait entre les mouvements de terrain observés, les pentes, les formations affleurantes et les facteurs aggravants. A chacune de ces zones est attribué un niveau d’aléa en fonction des combinaisons opérées dans la matrice suivante :
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Pentes (en %) Glissements et solifluxion Méthodologie sans facteur aggravant observés quelle que soit la pente 0-5 5-10 10-20 20-30 30-50 50-100
Fines sur marne faible moyen moyen fort fort
Grossières sur marne faible moyen moyen moyen fort
Fort ou moyen dans le cas de Fines sur calcaire nul faible faible moyen moyen fort petits glissements
Grossières sur calcaire faible faible faible moyen fort Formations affleurantes Formations
CDB en cas Calcaire nul nul CDB CDB d'excavation
Marne = terme qui regroupe les marnes et grès supraliastiques du Toarcien et, les marnes et grès médiolastiques du Domérien Fines = formations superficielles de type marnes altérées, alluvions, limons... Grossières = formations superficielles de type éboulis calcaire CDB = risque de chute de blocs si excavation importante ou présence d'une corniche
Pentes (en %) Glissements et solifluxion Méthodologie avec facteur aggravant observés quelle que soit la pente 0-5 5-10 10-20 20-30 30-50 50-100
Fines sur marne moyen fort fort fort fort
Grossières sur marne moyen fort fort fort fort
Très fort, fort ou moyen dans Fines sur calcaire faible moyen moyen fort fort fort le cas de petits glissements
Grossières sur calcaire moyen moyen moyen fort fort Formations affleurantes Formations
Calcaire faible faible faible (CDB) faible (CDB) faible (CDB)
Lorsque des facteurs aggravants sont distingués, l’expert peut incrémenter ou non le niveau d’aléa suivant la matrice présentée ci-après :
Ainsi chaque zone fait l’objet d’un classement en aléa selon les critères préalablement définis :
• les mouvements de terrain observés. La caractérisation de l’intensité de l’aléa est principalement basée sur la typologie des mouvements de terrain. Les glissements plans, circulaires et pelliculaires, ainsi que la solifluxion sont normalement plus destructeurs que le phénomène de reptation. Ces types de mouvements de terrain impliquent donc un aléa élevé (partie droite de la matrice), sauf lorsque ces derniers sont de petite ampleur (petit glissement circulaire de talus routier par exemple) ; • les pentes : 6 classes de pentes de 0 à 100 %. La gradation des niveaux d’aléa s’est fait en fonction des pentes. Plus la pente est élevée, plus l’aléa augmente. En deçà de 5 % et sans facteur aggravant, il n’est pas décrit de glissements. L’aléa est donc considéré comme nul ; • la nature des formations affleurantes (fines sur marnes, grossières sur marnes, fines sur calcaire, grossières sur calcaire, calcaire).Le substratum marneux motive un niveau d’aléa plus élevé que le calcaire. C’est lui qui détermine le niveau d’aléa par rapport aux formations superficielles. Par ailleurs, quand le substratum est calcaire, on considère les formations superficielles fines comme étant plus sensibles aux glissements ; • la présence ou l’absence d’un facteur aggravant. Il peut s’agir de l’hydrologie, d’une forte pente locale ou d’un mouvement de terrain de petite ampleur. Ces derniers contribuent à incrémenter l’aléa. Le choix de l’incrémentation de l’aléa à partir des facteurs aggravants relève de l’appréciation de l’expert.
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3.5 - Limites de l'étude
L'intérêt majeur de la méthodologie élaborée conjointement par le Cerema Est et le BRGM est l'obtention de cartes d'aléa homogènes sur l'ensemble de la Côte du Dogger du département de Meurthe et Moselle. Afin de définir l'aléa « glissement de terrain », trois données fondamentales sont croisées: les pentes , le substratum géologique et les couches de formations superficielles, pour lesquelles une marge d'erreur est associée.
Les limites de l'étude sont fonction du degré d'incertitude concernant différentes données: - la carte des pentes est réalisée à partir du SCAN 25 et présente un pas de 25m. La précision de cette donnée est de 1 m. - les cartes géologiques (substratum et couches de surfaces) établies par le BRGM sont agrandies du 1/50000 au 1/5000. Leur digitalisation présente de ce fait une incertitude de 50m, équivalente voire inférieure à l'exactitude de la donnée (50 à 100m). - les relevés de terrain au 1/5000 présentent, dans les zones naturelles, une marge d'erreur de 10m. De plus, le repérage dans les zones boisées est impossible. - concernant les mouvements de terrain, aucune donnée n'est disponible quant à leur fréquence d'apparition. De plus, les caractéristiques géométriques des glissements de terrain, dont la profondeur et la vitesse, sont généralement inconnues. 4 - Détermination des niveaux d'aléa et du zonage
4.1 - Caractérisation de l'aléa sur la commune de Ludres
Les phénomènes pris en compte dans cette étude sont les mouvements de terrain de type glissement et reptation. Elle ne concerne donc pas l’aléa « retrait-gonflement » ni les chutes de blocs, conformément à la méthodologie suivie.
Les classes d'aléa ont été déterminées selon les classifications présentées au paragraphe 4.3. ("Qualification de l'aléa glissement de terrain"). Elles dépendent, pour ce qui concerne l'aléa glissement, de la nature du substratum, de celle des terrains superficiels, de la présence ou non de facteurs aggravants et de la pente du terrain naturel.
La cartographie de l’aléa initial a été réalisée par croisement des différentes données recensées ainsi que par la prise en compte de la pente du terrain naturel en appliquant les seuils fixés au paragraphe 3.2.2 (« Matrice de l'aléa glissement de terrain »). Ce croisement de données a été effectué à l'aide du logiciel Mapinfo et a abouti à une cartographie de l'aléa, dite « initiale », disponible ci-après.
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Cartographie de l'aléa initial mouvements de terrain, commune de Ludres
On observe les éléments suivants:
– en première analyse, il n'y a qu'un secteur concerné par un aléa fort.
– l'aléa moyen se retrouve sur les coteaux marneux ainsi que sur un secteur au Sud composé de résidences pavillonnaires . Il ne concerne qu'une faible partie du secteur urbanisé de la commune de Ludres.
– l'aléa faible se situe principalement en pied et en tête de coteaux, ainsi que sur certaines zones reposant sur le plateau de Vermois.
– l'aléa présumé nul est situé sur la majeure partie du ban communal. Il se situe dans la zone industrielle, dans la partie centrale de la commune ainsi que sur le plateau calcaire. Il est à noter que la carte finale de l'aléa mouvement de terrain prendra en compte la limitation des zones d'aléa trop peu étendues. En effet, le croisement des différentes matrices (dont celle concernant les pentes issues d'un modèle numérique terrestre d'une précision limitée) a pour conséquence la multiplication des zones résultantes. Les zones adjacentes de même aléa seront regroupées. Une petite zone (généralement inférieures à 1000m²) pourra être regroupée avec la zone d'un aléa différent entourant la première pour plus de cohérence de lecture des résultats.
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4.2 - Incrémentation du niveau d'aléa
Après de premières investigations, par valorisation de la bibliographie, par photo-interprétation permettant de repérer quelques points singuliers, cette carte a été affinée par des visites complémentaires sur le terrain. Ces visites permettent de tenir compte de spécificités locales, soit non identifiées du fait d’un maillage trop grossier de la carte des pentes, soit d’éléments d’appréciation d’expert sur le terrain. Le niveau d'aléa a donc été incrémenté dans les secteurs suivants: Au niveau de la rue Rabelais, un secteur initialement en aléa moyen a été relevé en fort ( zone indicée IV.2) du fait d'un glissement avéré: - présence d'indices de glissement (niche d'arrachement identifié par une fissure circulaire au niveau de la chaussée, indices n°19 et 20 ainsi qu'un fort moutonnement i ndiquant un déplacement de matériaux, indices n°40, 39 et 13). Au niveau de deux zones situées à l'extrémité Sud-Est du ban communal; deux secteurs classés en première analyse en aléa moyen (zones indicées IV.1 et IV.3) ont été relevés en aléa fort du fait de glissements de terrain observés sur la commune adjacente, Messein. La prise en compte de zones homogènes de géologie et de pente a permis la définition des limites des secteurs incrémentés en aléa fort. Le relevé d'indices de glissement est impossible dans certains secteurs physiquement inaccessibles ou dans les parties boisées dans lesquelles le repérage est difficile. L'absence d'indice ne signifie donc pas pour autant l'absence de glissement nécessitant une incrémentation en aléa fort. En conséquence, le chargé d'études, sur la base de son expérience, est amené à inclure dans les zones d'aléa fort des secteurs contigus sur lesquels aucun indice ne figure explicitement sur la carte des indices mais où la constitution des sols et les niveaux de pentes sont identiques.
Le niveau d'aléa a été baissé de faible (ou moyen) à présumé nul (ou faible) au niveau des talus de remblai/déblai des infrastructures routières et du canal de jonction. Ces secteurs sont fondus dans la zone indicée I.1. En effet, la détermination d'un niveau d'aléa initial non nul dans ce secteur est la résultante des pentes importantes des talus routiers, présents en grand nombre, ainsi que de travaux de terrassements divers. De plus, le classement initial en aléa non nul, au niveau du canal, résulte des pentes des berges et est incohérent par rapport au niveau d'aléa des espaces contigus. De plus, la loi sur l'eau impose le maintien d'un délaissé de 5m minimum afin d'assurer la libre circulation. Aucune construction n'y sera donc possible.
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4.3 - Qualification et localisation des aléas glissement de terrain retenus
4.3.1 - Détermination des zones d'aléas
Les aléas cartographiques sont classés en 4 catégories. A chaque niveau d'aléa correspond un chiffre romain. Les principes de détermination des zones d'aléas sur la carte de synthèse au 1/5000eme jointe est : − Aléa fort: IV − Aléa moyen: III − Aléa faible: II − Aléa présumé nul: I
L’aléa est caractérisé en fonction de la pente et des conditions géologiques et hydrogéologiques du site. Cette classification a été réalisée sans prendre en compte la probabilité d’occurrence. Dans les tableaux des chapitres ci-après, on retient comme indice pour chacun des cas géologiques suivants: substratum : calcaire ( 1), marnes du Toarcien et du Domérien ( 2), superficiels : calcaire ( A), , matériaux fins ( B), matériaux grossiers( C),
Le niveau d'aléa correspond aux configurations du tableau suivant:
Classe d'aléa Indice Substratum et Formation Superficielle pente (en %) Facteur aggravant 2B, 2C, 1B, 1C 50-100 sans 2B 30-50 2B 10-100 IV 2C 10-100 avec 1B 20-100 1C 30-100 2C, 1B, 1C 30-50 2B, 2C, 1B 20-30 sans 2B, 2C 10-20 III 1C 20-30 1B, 1C 10-20 avec 2B, 2C, 1B, 1C 5-10 1C 20-30 1B, 1C 10-20 sans II 2B, 2C, 1B, 1C 5-10 1A 0-100 avec 2B, 2C, 1B, 1C 0-5 1A 0-100 I sans 2B, 2C, 1B, 1C 0-5
Par exemple, la configuration comprenant un substratum calcaire (1), une formation superficielle composée de matériaux fins (B) et des pentes comprises entre 20 et 30% sera classée en niveau d'aléa moyen.
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4.3.2 - Aléa fort
➢ Définition générale L'aléa fort correspond à des secteurs de glissements actifs dans des pentes moyennes avec des indices de mouvements, phénomènes d’ampleur importante dépassant le cadre parcellaire.
Cela correspond à un désordre qui pourrait induire un préjudice matériel important (détérioration importante de l’habitat avec perte totale ou temporaire, avant travaux importants, de la fonction d’habitat). En cas d'actions anthropiques sur les terrains (creusement de déblai, mise en œuvre d'un remblai, modification de la circulation d'eau naturelle, le phénomène peut apparaître (avec le même niveau d’aléa) ou s’amplifier de façon à dépasser largement le cadre de la parcelle en travaux. Sont classées en aléa fort: - les zones de glissement profond avéré. - les zones dont les caractéristiques géologiques sont les suivantes:
Classe d'aléa Indice Substratum et Formation Superficielle pente (en %) Facteur aggravant 2B, 2C, 1B, 1C 50-100 sans 2B 30-50 2B 10-100 IV 2C 10-100 avec 1B 20-100 1C 30-100
➢ Localisation sur la commune de Ludres
Trois zones sont classées en aléa fort.
Les zones IV.1, IV.2 et IV.3 correspondent à des secteurs de glissement avéré. La surface totale concernée par l'aléa fort est de 4 ha, soit 0,47% de la surface de la commune de Ludres.
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4.3.3 - Aléa moyen
➢ Définition générale Il n’y a pas ou peu de phénomènes avérés, ceux-ci sont ou peuvent être d’ampleur très réduite. Toutefois, en cas de perturbations anthropiques, un phénomène de glissement du même niveau ou de niveau inférieur peut se produire ou bien un phénomène actif peut se propager au-delà de la zone de travaux. Sont classées en aléa moyen
- les zones de glissement superficiel avéré. - les zones sans glissement profond ni superficiel avéré mais dont les caractéristiques géologiques sont les suivantes:
Classe d'aléa Indice Substratum et Formation Superficielle pente (en %) Facteur aggravant 2C, 1B, 1C 30-50 2B, 2C, 1B 20-30 sans 2B, 2C 10-20 III 1C 20-30 1B, 1C 10-20 avec 2B, 2C, 1B, 1C 5-10
➢ Localisation sur la commune de Ludres: Neuf zones sont classées en aléa moyen : - Pentes de 10 à 50 % sur un substratum marneux sans indice d'instabilité et identification de facteurs aggravants (zones indicées III.1 à III.3 et III.6 à III.9). Pentes de 20 à 50 % sur un substratum calcaire sans indice d'instabilité et identification de facteurs aggravants (zones indicées III.1, III.4 et III.5)
La surface totale concernée par l'aléa moyen est de 183 ha, soit 22,30% de la surface de la commune de Ludres.
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4.3.4 - Aléa faible
➢ Définition générale Il n’y a pas de phénomène avéré. Une perturbation anthropique peut toutefois entraîner un glissement de faible ampleur qui restera limité à la zone de travaux.
Sont classés en zone d'aléa faible les secteurs présentant les caractéristiques géologiques suivantes:
Classe d'aléa Indice Substratum et Formation Superficielle pente (en %) Facteur aggravant 1C 20-30 1B, 1C 10-20 sans II 2B, 2C, 1B, 1C 5-10 1A 0-100 avec 2B, 2C, 1B, 1C 0-5
➢ Cartographie sur la commune de Ludres Seize zones sont classées en aléa faible : -Pentes de 5 à 10 % sur un substratum marneux, sans indices d'instabilité et identification de facteurs aggravants (zones indicées II.1, II.2 et II.4 à II.16) -Pentes de 20 à 30 % sur un substratum calcaire, sans indices d'instabilité et identification de facteurs aggravants (zones indicées II.3 et II.4) La surface totale concernée par l'aléa faible est de 184 ha, soit 22,33% de la surface de la commune de Ludres. 4.3.5 - Aléa présumé nul
➢ Définition générale Il n’y a aucun risque connu de glissement.
Sont classés en zone d'aléas présumé nul les secteurs présentant les caractéristiques suivantes:
Classe d'aléa Indice Substratum et Formation Superficielle pente (en %) 1A 0-100 I 2B, 2C, 1B, 1C 0-5
➢ Cartographie sur la commune de Ludres: Vingt zones sont classées en aléa présumé nul:
-Pentes inférieures à 5% sur un substratum marneux (Zones indicées I.1, et I.3 à I.18). -Pentes de 0 à 100 % sur un substratum calcaire (zones indicées I.2, I.19 et I.20). La surface totale concernée par l'aléa présumé nul est de 451 ha, soit 54,90% de la surface de la commune de Ludres.
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5 - Conclusions
L’étude technique de l’aléa mouvement de terrain réalisée sur la commune de Ludres a montré un contexte géologique et géomorphologique classique des coteaux de Moselle et des vallées adjacentes. Cette étude ne prend en compte que les aléas mouvement de terrain au sens glissement, et ne concerne pas les phénomènes de retrait-gonflement et de chute de blocs/éboulement de falaises.
La traduction en terme d’aléa a été faite à partir d’une grille de définition de l’aléa prenant en compte les conditions géologiques, hydrogéologiques et de pente du site. Cette première définition a été confirmée sur le terrain et des adaptations locales ont été effectuées en fonction d’événements historiques ou d’éléments constatés lors de la reconnaissance sur site.
La cartographie consécutive à l’étude montre que la partie urbanisée de la commune de Ludres est principalement concernée par : - un aléa fort sur la partie située au niveau de la rue Rabelais. - un aléa moyen sur la partie située au niveau des coteaux marneux ainsi que sur la butte située au Sud de la commune. - un aléa faible au niveau du pied de coteau, comprenant notamment le cœur historique du village et sur certains secteurs entre la voie ferrée et A330. - un aléa présumé nul sur une grande partie du secteur situé entre la voie ferrée et A330. Dans le cas où des constructions neuves sont envisagées, des mesures techniques génériques ou la réalisation d'études géotechniques sont à mettre en œuvre selon la classe d'aléa définie. En zone d'aléa fort, les nouvelles constructions sont à proscrire.
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Liste des annexes
➢ ANNEXE 1 : Carte des indices de terrain
➢ ANNEXE 2 : Carte des pentes
➢ ANNEXE 3 : Carte de synthèse géologique
➢ ANNEXE 4 : Carte des aléas sur fond SCAN25 IGN
➢ ANNEXE 5 : Carte des aléas sur fond de BD Ortho souligné par la BD parcellaire.
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