DIRECTION DEPARTEMENTALE DE L'EQUIPEMENT DE LA

PLAN D'EXPOSITION AUX RISQUES D'EPERNAY (MARNE) ETUDE DE PREZONAGE DES RISQUES DE MOUVEMENTS DE TERRAIN

B if AVR. 1389 ICVtKi.Snil

B.R.G.M. -ARDENNE 13, Bd du Général Leclerc - 51100 Tel. 26.47.93.40 - Télécopieur : 26.40.13.64 DIRECTION DEPARTEMENTALE DE L'EQUIPEMENT

DE LA MARNE

BRGM PLAN D'EXPOSITION AUX RISQUES D'EPERNAY

(MARNE)

ETUDE DE PREZONAGE DES RISQUES

DE MOUVEMENTS DE TERRAIN

J.M. BOIRAT

Avec la collaboration de

A. COLLEAU

Mots clés : PER, Risques Naturels, Stabilité.

N° des cartes à 1/50.000 concernées : 157 et 158

Décembre 1988

88 SGN 1008 CHA

B.R.G.M. CHAMPAGNE-ARDENNE

13. Bd du Général Leclerc - 51100 REIMS

Tél. : 26.47.93.40 - Télécopieur : 26.40.13.64 PLAN D'EXPOSITION AUX RISQUES D'EPERNAY

(MARNE)

ETUDE DE PREZONAGE DES RISQUES DE MOUVEMENTS

DE TERRAIN

RESUME

Dans le cadre de l'élaboration technique du Plan d'Exposition aux Risques Naturels des communes d'EPERNAY, MAROEUIL, CUMIERES, , . AY, DIZY et MAGENTA (Département de la Marne), le B.R.G.M. Champagne-Ardenne a réalisé pour la Direction Départementale de l'Equipement de la Marne une étude de prézonage des risques de mouvements de terrain.

Une carte de prézonage des risques de mouvements de terrain au 1/25.000^ a été élaborée grâce au logiciel B-R.G.M. SYNERGIE. Quatre niveaux de risques ont été distingués depuis les risques faibles de tassements principalement localisés dans la vallée de la Marne, jusqu'aux risques élevés de glissements localisés dans la partie supérieure des versants dans 7 secteurs principalement situés sur les communes d'EPERNAY, HAUTVILLERS, CHAMPILLON et AY.

Des études complémentaires à plus grande échelle (1/5.000^ ou 1/2.000^) sont nécessaires pour préciser dans le cadre de l'établissement du P. E.R. les risques réels encourus, les limites précises des zones à risques élevés et les types d'investigations à envisager.

88 S6N 1008 CHA SOMMAIRE

Pages

1 - INTRODUCTION 1

2 - SITUATION DE LA ZONE D'ETUDE 1 3 - CONTEXTE TOPOGRAPHIQUE 5 4 - CONTEXTE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE 9

5 - ETABLISSEMENT DE LA CARTE DE PREZONAGE DES RISQUES DE

MOUVEMENTS DE TERRAIN 12 5.1 - METHODOLOGIE 12 5.2 - DIFFERENTES ZONES DE RISQUES 15 5.3 - REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES ZONES DE RISQUES 17 5.4 - TYPES D' INVESTIGATION 18 6 - CONCLUSIONS 19 LISTE DES FIGURES, TABLEAU ET ANNEXE

FIGURE 1 Situation de 1 'étude.

FIGURE 2 - Localisation de la zone étudiée (extrait de la carte

topographique EPERNAY à 1/100.000).

FIGURE 3 - Contour de la zone étudiée (Echelle 1/65.000).

FIGURE 4 - Carte des altitudes (Echelle 1/65.000).

FIGURE 4bis - Histogranme des altitudes sur la zone d'étude.

FIGURE 5 - Carte des pentes (Echelle 1/65.000).

FIGURE 5bis - Histograimte des pentes sur la zone d'étude.

FIGURE 6 - Carte lithologique (Echelle 1/65.000).

TABLEAU 1 - Risques de mouvements de terrain en fonction des unités lithologiques et de la pente.

FIGURE 7 - Prézonage des risques de mouvements de terrain (Echelle 1/65.000).

ANNEXE 1 - Prézonage des risques de mouvements de terrain sur fond topographique (Echelle 1/25.000). 1 - INTRODUCTION

Dans le cadre de l'élaboration technique du Plan d'Exposition aux

Risques Naturels des communes d'EPERNAY, , CUMIERES, HAUTVILLERS, CHAMPILLON, AY, DIZY et MAGENTA (département de la Marne), la Direction Départementale de l'Equipement de la Marne a confié au B.R.G.M. Champagne-Ardenne une étude de prézonage des risques de mouvements de terrain. Cette étude est motivée par un contexte géologique et topographique favorable aux glissements de terrain sur les versants des vallées de la Marne et de ses affluents.

Ce rapport présente la méthodologie employée et les résultats obtenus.

SITUATION DE LA ZONE D'ETUDE

La zone d'étude est située à cheval sur les cartes géologiques à 1/50.000^ d'EPERNAY (n" 157) à l'Ouest, et (n' 158) à l'Est {Figure

1) et en totalité sur la carte topographique à 1/25.000^ d'EPERNAY (n° 2713 Est).

Elle s'étend sur huit communes du département de la Marne (EPERNAY, MARDEUIL, CUMIERES, HAUTVILLERS, CHAMPILLON, AY, DIZY et MAGENTA) {Figures 2 et 3). -2- Situation de l'étude. FIGURE 1

EPERNAY

0 10 30 JO fO SOU

S.GR. Champagne - Ardenne -3-

FIGURE 2

LOCALISATION DE LA ZONE ETUDIEE

-•3V

(Extrait de la carte topographique EPERNAY à 1/100.000) 7J3.06 715.06 713.06 m.«

2458.M -

2-456.03 -2456.03 FIGURE 3

CONTOUR DE LA ZONE ETUDIEE Communes d'EPERNAY (1) 2454.09- -24S4.09 MARDEUIL (2) CUHIERES (3) 2453.03- 2453.09 HAUTVILLERS (4) CHAMPILLON (5)

2452.09- -2452.09 AY (6) DIZY (7) MAGENTA (8) 2451.09 -2 4SI. 09 Echelle 1/65.000

2450.09-

2443.09- -2443.09

-2449.09

2447.09 711.06 713.06 715.06 717.06 719.06 721.05 -5-

3 - CONTEXTE TOPOGRAPHIOUE

- Il apparaît clairement sur quatre documents :

. la carte des altitudes (Figure 4)

. l'histogramme des altitudes (Figure 4 bis)

. la carte des pentes (Figure 5)

. l'histogramme des pentes (Figure 5 bis)

- Les documents relatifs aux altitudes font apparaître sur l'ensemble de la zone d'étude un dénivelé maximum de 207 m. Les altitudes varient en

effet de 67 m dans la vallée de la Marne à l'Ouest d'Epernay, à 274 m dans la forêt d'Hautvillers au Nord de cette commune. L'histogramme montre une distribution trimodale correspondant à la vallée de la marne (altitude moyenne 68 m), au plateau de la forêt d'Epernay (altitude moyenne 240 m) et à celui de la forêt d'Hautvillers (altitude moyenne 265 m).

- Entre ces zones de plateau et vallée, les terrains présentent des

pentes qui atteignent au maximum 32 % {Figure 5). L'histogramme (Figure 5

bis) fait apparaître trois domaines :

. les zones plates à légèrement pentées (inférieures à 5 %) ;

elles correspondent aux plateaux et à la vallée de la Marne ;

. les zones à pente moyenne, entre 5 et 15 % ;

. les zones à forte pente, supérieure à 15 %.

- Le profil des versants a subi une évolution morphologique liée à l'instabilité des pentes. Cette instabilité est conditionnée par la lithologie et le contexte hydrogéologique. D tXJPUSITION AUX RISQUES - EPERNAY

717.06 719.06 721.06

-24S8.09

-2457.09 FIGURE 4

-2456.09 CARTE DES ALTITUDES (Exprimées en m)

-24S5.09 Echelle 1/65.000

-2454.09

-2453.09

I O) 1 2452.09- -2452.09

2451.09- -2451.09 SUP. 290.0 270.0 - 290.0 250.0 - 270.0 2450.09- -2450,09 230.0 - 250.0 210.0 - 230.0 190.0 - 210.0 2449.09- -2449.03 170.0 - 190.0 150.0 - 170.0 130.0 - 150.0

2448.03- -2448.03 110.0 - 130.0 90.0 - 110.0 70.0 - 90.0 INF. 70.0 2447. 09 •2447.C9 711.06 713.06 713.06 721.06 713.06 715.06 717.06

2456.09- -2453.09

24S7-09- -2457.09

2.456.09 • -24S6.09 FIGURE 5

-2-155.09 CARTE DES PENTES (Exprimées en %)

2454.09- -2454.03 Echelle 1/65.000

24S3.09-

2452.09 -245.2.09

-2451.09

-2450.09

•2449.09

SUP. 20.0

-2448.09 15.0 - 20.0 10.0 - 15.0 5.0 - 10.0 INF. 5.0 2447.09 ..06 713.06 71S.06 717.06 719.06 721.06 HISTOGRAMME DES ALTITUDES (en m) FIGURE ^bis SUR LA ZONE D'ETUDE

FRCqUEMCES CUHULEES

HISTOGRAMME DES PENTES (%) FIGURE 5 bis SUR LA ZONE D'ETUDE

FKCqUEHCES CUMULEES

Si, ^ 7% , i^l^ la, iftti) 4 - CONTEXTE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIOUE

La vallée de la Marne et ses affluents entaille les horizons géologiques du Paléogène (Paléocène, Eocène et Oligocène) du bassin de Paris. L'érosion a atteint la craie sous-jacente (craie blanche du Campanien) (Figure 6).

Sur cette craie, se sont déposés successivement :

- les sables du Thanétien, - les argiles et marnes du Sparnacien, - les sables et les "argiles de Laon" du Cuisien, - les sables calcaires ("tuffeau de Damery") du Lutétien moyen, - les marnes et caillasses du Lutétien supérieur, - les calcaires du Bartonien moyen et supérieur séparés par des niveaux argileux, - les argiles vertes du Sannoisien en situation de plateau.

Ces unités lithologiques sont recouvertes localement par des formations superficielles :

- alluvions et colluvions en fond de vallée, - limons argileux et loessiques sur les plateaux, - colluvions et formations glissées remaniées ou en masse à stratification conservée sur les versants.

Du point de vue hydrogéologique, les principaux niveaux aquifères sont - les nappes alluviales des vallées en relation avec la craie, - les horizons sableux de l'Eocène (du Sparnacien au Bartonien), 711.06 713.06 717.06 719.06 CARTE LITHOLOGIQUE -2458.09 Echelle 1/65.000

LISTE DES UNITES LITHOLOQIOUES 24S7.09- -2457.09 DISTINGUEES 1 Colluvions de plateau (1imon3 argileux). 2 Colluvions de versant et de fond 2456.09- -2456.09 de vallée (1 imana argileux, calcaire, argile et marne). 3 Formations de plateau [limons loessiques). 2455.09- -2455.09 1 Formations glissées remaniées (coulées boueuses). 5 Formations glissées en masse à stratification conservée. 24S4.Û9- -2454.09 B Alluvions anciennes à actuelles. 7 Marnes et calcaires lagunsires (Lutétien supérieur - Lud ien). B Sables argileux et tuf Feaux 2453.09- -2453.09 (Cuisien - Lutétien moyen). 9 Argiles, sables et lignites (Thanétien - Sparnacien). 10 Craie blanche [Campanien). 2452.09- -2452.09 11 Cûlluvions et matériaux soliflués 1imona-arglieux à débris de meuliè res.

2451.09- -2451.03

11 2450.09- -2450.09 10 9 8 2449.09- -2449.09 7 6 5 2448.09- -2448.09 4 3 2

244?- 09 1 711.06 ?13.06 715.06 717.06 719.06 721.06 -li

les niveaux calcaires du Lutétien et Bartonien qui donnent naissance à des sources sur les hauts versants. Ces eaux de source ainsi que les eaux superficielles infiltrées peuvent entraîner une élévation de la charge hydraulique des colluvions et formations glissées des versants. Ces horizons sableux sont ainsi fréquemment captifs sous les niveaux argileux. 12-

5 - ETABLISSEMENT DE LA CARTE DE PREZONAGE

DES RISQUES DE MOUVEMENTS DE TERRAIN

5.1 - METHODOLOGIE

Elle repose sur l'utilisation du logiciel SYNERGIE élaboré par le B.R.G.M. dans le cadre de ses activités de recherche. Ce logiciel interactif graphique permet le traitement multivarié de données cartographiques d'origines diverses. Il consiste en un ensemble de fonctions élémentaires dont l'enchaînement, défini par l'utilisateur, et dépendant de l'application, conduit à une interprétation finalisée des données.

Dans le cadre de cette étude, l'ensemble des données nécessaires ont abouti à la création de plusieurs fichiers :

- un fichier "Commune", - onze fichiers "Lithologie", correspondant à chacune des unités lithologiques distinguées, - un fichier "Topographie".

C'est à partir de ces fichiers que la carte de prézonage des risques a été établie.

Le fichier "Commune" a été créé en utilisant le logiciel B.R.G.M. SDESMO. Ce logiciel permet de digitaliser sur table Benson et micro-ordinateur de type IBM/PC, les limites de communes et les principaux repères (routes, voies ferrées, canaux, agglomérations.,) à partir de la carte topographique à 1/25.000.

Les résultats ont été stockés dans des fichiers de dessin. A partir de ces fichiers, SDESMO a créé des fichiers maîtres qui donnent la possibilité d'assembler plusieurs fichiers de dessin sans dupliquer les données. Les dessins digitalisés ont ensuite été restitués sur écran, puis sur traceur {Figure 3) après lecture, soit des fichiers de dessin, soit des fichiers maîtres, avec la possibilité de choisir sa fenêtre de visualisation. 13-

Les fichiers "Litholoqie" ont également été créés grâce au logiciel SDESMO après digitalisation des limites des unités lithologiques à partir des cartes géologiques à 1/50.000 disponibles {Figure 6).

Le fichier "Topographie" a été établi à partir d'un modèle numérique de terrain à la maille 60 x 90 m (60 m en X, 90 m en Y) fourni par r I.G.N. sur bande magnétique 1600 BPI codée en ASCII. Il a permis la réalisation des cartes des altitudes et pentes {Figures 4 et 5).

Outre ces données sur les communes, la lithologie et la topographie, nous avons utilisé des données géotechniques dans le but de connaître pour chaque unité lithologique, la pente limite au-delà de laquelle les désordres peuvent apparaître. Ces données concernent les valeurs de la résistance au cisaillement des matériaux constituant ces unités lithologiques. Ces valeurs ont été obtenues au moyen d'essais triaxiaux effectués lors de précédentes études dans un contexte similaire, principalement sur les communes de CHATILLON-SUR-MARNE et de , non loin d'EPERNAY. De cette façon, nous avons estimé la résistance au cisaillement de chaque unité lithologique et donc la pente maximale autorisée en fonction du niveau de risque. Cette estimation a été volontairement pessimiste dans le but d'augmenter le coefficient de

sécurité. Le tableau 1 présente les valeurs limites des pentes, retenues

pour chacune des unités lithologiques individualisées, à l'exception des

dépôts subhorizontaux des plateaux (unités 1 et 3) et de la vallée de la Marne (unité 6) qui ne présentent pas de risque particulier. -14-

TABLEAU 1

RISQUES DE MOUVEMENTS DE TERRAIN

EN FONCTION DES UNITES LITHOLOGIQUES ET DE LA PENTE

UNITES LITHOLOGIQUES*

i-J 4 5 T 8 9 10 11

R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0 5% p R0 R0 R0 R0 Rl R0 R0 R0 10% E R0 R0 R0 R0 R2 R0 R0 R0 15% IM Rl Rl Rl Rl R2 Rl R0 Rl 20% T Rl Rl Rl Rl R3 Rl R0 Rl 25% E R2 R2 R2 R2 R3 R2 R0 R2 30% S R2 R2 R2 R2 R3 R2 R0 R2 35%

R0 - Risques nuls à faibles (tassement principalement).

Rl - Risques de fluage faibles.

R2 - Risques de fluage élevés (glissements circulaires possibles),

R3 - Hauts risques (glissements circulaires).

*La numérotation des unités lithologiques correspond à celle de la carte lithologique (figure 6). -15-

5.2 - DIFFERENTES ZONES DE RISQUES {Figure 7)

5.2.1 - Zone à risques nuls à faibles (tassement principalement)

Elle comprend :

- les zones de plateau dont la pente est inférieure à 15 % et où les terrains n'ont pas subi de déplacement, - les zones de versant où affleure la craie, - les zones alluvionnaires de la Marne et de ses affluents. Le niveau de la nappe alluviale se trouvant à faible profondeur (une grande partie de la plaine alluviale est en zone inondable), des variations du niveau d'eau peuvent localement entraîner des tassements, notamment des horizons sableux qui constituent une partie des alluvions.

5.2.2 - Zone à risques de fluage

Cette zone s'étend essentiellement sur les versants dont la pente est supérieure à 15 %. Cette pente peut être plus faible (supérieur à 5 %) dans les zones où affleurent les argiles de Laon du Cuisien.

Les risques encourus sont des écoulements purement plastiques ou fluages propres à certaines catégories de roches (formations superficielles constituées d'argiles résiduelles, marnes, dépôts argileux ou limono-argileux. . .). Ces mouvements lents peuvent se produire sans intervention d'aucune charge superficielle. Les roches argileuses sont particulièrement sujettes à ce type de déformation. Leur fluage se produit à partir d'un certain seuil de la valeur des contraintes internes, seuil qui est bien inférieur à la contrainte de cisaillement. 711, 713.06 ris.os 717.06 721.OS FIGURE 7

2457.09- 2457.09 PREZONAGE DES RISQUES DE MOUVEMENTS DE TERRAIN

2456.09- 24SS.03 Echelle 1/65.000

-2455.09

2454.09- -24S4.03

2453.09- -2453.09 on i

-24S2.03

1 Zone à risque nul à Faible -2451.03 I tassement principalement ] .

2 Zone à risque de Fluage Faible.

3 Zone à risque dB Fluage élevé -2450.09 (glissement circulaire pos3ibls

1 Zone à haut riaque [gliagsment

circulairul.

-2449.09

-2448.09

-244T.0S ..06 713.06 7IS.06 717.06 721.06 17-

5.2.3 - Zone à risques de glissements circulaires

Elle correspond aux zones de plus grande pente où affleurent les terrains des niveaux thanétiens, cuisiens et de la partie inférieure du Lutétien. Les risques encourus sont des glissements rotationnels ou en masse. Ce type de glissement est favorisé par des conditions climatiques particulières comme les périodes de dégel et de précipitations importantes.

5.3 - REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES ZONES DE RISQUES {Annexe 1)

Des risques de tassements existent dans les zones alluvionnaires de la vallée de la Marne et de ses affluents en liaison avec les variations du niveau d'eau.

Sur les versants, à l'exception des secteurs où affleure la craie, existent des risques de fluages et de glissements. L'importance de ces risques est fonction du contexte géologique et hydrogéologique local. Les zones où les risques sont importants s'étendent principalement dans la

partie supérieure des versants :

- en bordure méridionale de la forêt d'Epernay, au niveau du bois de la Côte Charment, - à l'Ouest d'Epernay et au Sud de Mardeuil, en bordure Nord-Est de la forêt d'Epernay, - sur le flanc méridional du Mont Bernon, au Sud-Est d'Epernay, - sur le versant septentrional de la vallée de la Marne, à l'Est-Nord-Est de Dizy, - en bordure Est et Nord-Est de la localité de Champillon, - dans la localité d'Hautvillers ainsi qu'au Nord-Est de Cumières, - dans la forêt d'Hautvillers, à l'Est du village de Romery. -18-

5.4 - TYPES D'INVESTIGATION

Dans les zones alluvionnaires de la vallée de la Marne et de ses

affluents, en raison des risques minimes de tassements dus aux variations du niveau d'eau, une reconnaissance géotechnique légère (sondages pressio¬ métriques, carottages) devra précéder les aménagements éventuels.

Sur les versants, en fonction du niveau de risque, trois types d'investigation peuvent être envisagés :

- des drainages dans le but de réduire la teneur en eau dans les matériaux en surface et en profondeur et par conséquent d'augmenter la résistance au cisaillement. Ces drainages pourront être réalisés par captage des eaux de sources et des émergences de nappes et leur évacuation par canalisation. Dans le cas des zones à hauts risques de glissements, il sera nécessaire d'opérer un drainage profond par tranchées ouvertes allongées dans le sens de la pente ou d'enfoncer des drains dans le terrain ;

- un reboisement des versants. La végétation et en particu¬ lier les racines des arbres ont une action stabilisatrice importante tant

en ce qui concerne le fluage que les glissements ;

- la réalisation de terrassements et ouvrages de stabilisation. Localement, si les volumes à déplacer ne sont pas trop importants, un reprofilage dans le but de réduire la pente moyenne par remblai de haut en bas pourra être envisagé. -19-

6 - CONCLUSIONS

Cette étude, réalisée grâce au logiciel B.R.G.M. SYNERGIE, a conduit à dresser une carte de prézonage des risques de mouvements de terrain au 1/25.000^ sur les communes d'EPERNAY, MARDEUIL, CUMIERES, HAUTVILLERS, CHAMPILLON, AY, DIZY et MAGENTA.

Quatre niveaux de risques ont été distingués depuis les risques faibles de tassements principalement localisés dans la vallée de la Marne, jusqu'aux risques élevés de glissements localisés dans la partie supérieure des versants dans 7 secteurs principalement.

Des études complémentaires à plus grande échelle (1/5.000® ou 1/2.000®) sont nécessaires pour préciser dans le cadre de l'établissement du Plan d'Exposition aux Risques, les risques réels encourus, les limites précises des zones à risques élevés et les types d'investigation qu'il sera nécessaire d'y réaliser. ' M \ le Grand Mhudas.' ANNEXE 1 *•—r /.: , ' /

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