OCGC SEMINAR - Dr. James McCalpin

The Joint Logan Club and Ottawa-Carleton Geoscience Centre Seminar Series is pleased to host Dr. James McCalpin from GEO-HAZ Consulting, Inc. Dr. McCalpin is GSA’s Environmental and Engineering Geology Division Jahn’s Distinguished Lecturer for 2013.

12:30 PM - Friday, September 6th, 2013
Gamble Hall (615 Booth St.)
Geological Survey of Canada

Ski Areas and Their Slope Stability Problems: The Colorado Story

Most ski areas lie on land leased from the US Forest Service, so proposals for new trails, roads, or snowmaking trigger an EA or EIS, and thus involve a geologist. In recent years the “fatal flaw” of a proposal (as seen by the USFS or opposition groups) is often the anticipated destabilizing effects of tree clearing and snowmaking on quasi-stable hillslopes. An added complication is the fact that most Colorado ski areas lie on ancient landslide terrain, because the lower sideslopes of normal glaciated valleys are too steep for skiing. Only where post-glacial landsliding has “knocked down” the U-shaped valley wall, can beginner skiers get down the mountain to the base area on the valley floor, without killing themselves. 

The conventional wisdom in forest sciences is that clearcuts on steep slopes cause landslides, by decreasing material strength (via killing tree roots), and increasing available moisture (by eliminating forest transpiration). Ski trails are basically permanent clearcuts, never allowed to regrow. In addition, almost all ski areas apply artificial snow to trails early in the season (typically 18” of wet snow), which adds to the natural snow that falls later in the season. Given the heritage of postglacial landsliding, it is rather surprising that there haven’t been more new and reactivated slope failures in developed ski areas in the past 50 years. Two contributing factors may be: (1) the deep grading of ski trails in the 1960s and 70s, which removed much of the slope colluvium down to bedrock, and (2) the protective effect of the compacted artificial snow layer, which prevents spring snowmelt infiltration into the ski trail.

As a result, careful mapping of historic and prehistoric landslides is necessary before remediation measures can be designed. Normally ski areas are not willing spend much money studying slope failures, and some failures may never even be reported to the Forest Service, resulting in an incomplete history. The Forest Service has very few engineering geologists who could review a proper slope stability study. As a result, the standard of care in EA/EIS studies is far below that for residential and commercial developments. For two decades the author has been trying to persuade a ski area to perform a proper slope stability investigation prior to development, so that a quantitative calibration study could be made of the before- and after-development conditions. In the five ski area Case Histories presented in this talk, slope stability concerns have been critical.

Aspen Highlands, 1994; client wanted to place a restaurant complex in topographic depressions at the summit, but they turned out to be sackungs.

Aspen Mountain, 1996; debris flow initiated on Aspen Mountain and damaged Aspen Music School at base of mountain.

Keystone, 1997; Ski Tip and Saints John lift lines revised to avoid landslides 

Powderhorn, 2000; spring landslides moved lift towers on both active lifts.

Crested Butte, 2007-2010; Snodgrass Mountain expansion, where finally a proper slope stability study was performed prior to development. 

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Les stations de ski et leurs problèmes de stabilité des pentes – des exemples au Colorado

Aux États‑Unis, la plupart des stations de ski occupent des terres louées à l’US Forest Service (USFS), de sorte que les projets de nouvelles pistes ou routes ou de fabrication de neige artificielle doivent faire l’objet d’une évaluation environnementale ou d’une étude d’impact environnemental à laquelle participe un géologue. Ces projets ont souvent comme « vice majeur » (du point de vue de l’USFS ou de groupes opposés au projet) les effets déstabilisateurs du déboisement et de la fabrication de neige sur des pentes quasi stables. Complication supplémentaire, la plupart des stations de ski du Colorado se trouvent sur d’anciens glissements de terrain parce que les versants inférieurs des vallées glaciaires normales sont trop abrupts pour y pratiquer le ski. Ce n’est que là où des glissements de terrain postglaciaires ont adouci le versant d’une vallée en U que les skieurs débutants peuvent descendre la montagne jusqu’à sa base au fond de la vallée sans se tuer. 

Selon l’opinion générale en sciences forestières, les coupes à blanc sur les pentes abruptes causent des glissements de terrain en réduisant la résistance du sol (par la mort des racines d’arbres) et en accroissant l’humidité disponible (par l’élimination de l’évapotranspiration forestière). Les pistes de ski sont essentiellement des coupes à blanc permanentes où l’on ne laisse jamais les arbres repousser. De plus, presque toutes les stations de ski répandent de la neige artificielle sur les pistes en début de saison (habituellement une couche de 18 pouces de neige mouillée) à laquelle s’ajoute la neige naturelle plus tard l’hiver. Étant donné les glissements de terrain postglaciaires, il est plutôt étonnant qu’il n’y ait pas eu plus de glissements de pente nouveaux ou réactivés dans les stations de ski depuis 50 ans. Deux facteurs peuvent expliquer ce constat : 1) le profilage des pistes de ski effectué dans les années 1960 et 1970, qui a enlevé la majeure partie des colluvions de pente jusqu’à la roche-mère et 2) l’effet protecteur de la couche de neige artificielle compactée qui empêche l’infiltration de l’eau de fonte printanière dans le sol.

Par conséquent, il faut soigneusement cartographier les glissements de terrain historiques et préhistoriques afin de pouvoir concevoir des mesures correctives. Les responsables de stations de ski ne sont habituellement pas disposés à dépenser beaucoup d’argent pour  étudier les glissements de pente, dont certains ne sont jamais signalés à l’USFS. L’USFS emploie très peu d’ingénieurs géologues qui pourraient évaluer une étude de stabilité de pentes. La rigueur des évaluations environnementales ou des études d’impact environnemental pour les stations de ski est donc bien moindre que pour les projets de développement résidentiel ou commercial. Depuis deux décennies, l’auteur tente de convaincre les responsables d’une station de ski d’effectuer une bonne étude de stabilité des pentes avant de procéder à une expansion, afin de permettre la réalisation d’une étude quantitative comparant la situation avant et après l’expansion. Des problèmes de stabilité des pentes sont au cœur des cinq études de cas sur des stations de ski présentées dans cet exposé.

Aspen Highlands, 1994 : Le client voulait construire un complexe de restaurants dans des dépressions de terrain au sommet de la montagne, mais ces dépressions se sont révélées être des sackungs.

Aspen Mountain, 1996 : Une coulée de débris a détruit l’école de musique d’Aspen au pied de la montagne.

Keystone, 1997 : Deux remontées mécaniques sont modifiées pour éviter des glissements de terrain. 

Powderhorn, 2000 : Des glissements de terrain printaniers ont déplacé des pylônes des deux remontées mécaniques actives.

Crested Butte, 2007-2010 :  Expansion de la station ski sur le mont Snodgrass où l’on a finalement réalisé une bonne étude de stabilité des pentes avant les travaux.   

Chaque station de ski a des problèmes particuliers en matière de stabilité des pentes, selon la stratigraphie, la topographie et la structure du terrain. Toutefois, certains facteurs sont communs : la réactivation de glissements de terrain préhistoriques, la création de pistes sur des versants très abrupts (à la limite de la stabilité de la pente) de vallées glaciaires et les éboulements ou coulées de débris causés par la dérivation d’eaux de ruissellement vers des pentes où il n’y a jamais eu d’écoulement concentré.

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