Prévention du Risque d’Effondrement des Cavités Souterraines

Responsables

Jeanne-Sylvine Guédon (Ifsttar/GERS/SRO), Véronique Berche et David Mathon (CEREMA)

Enjeux et objectifs

La problématique cavités souterraines (hors risques miniers) est rencontrée très largement sur le territoire français (120 000 cavités recensées sur le territoire français) et bienque peu d’événements (effondrements) n’ait entrainé qu’un nombre limité de victimes ( environ une victime et une centaine de batiments sérieusement impactés durant ces derniéres décennies), des effondrements généralisés (comme celui du Petit Clamart qui fit 21 morts en 1961) ne sont pas à exclure. Dans cette optique, et pour répondre à diverses questions relatives à la vulnérabilité du territoire, à la recherche de la cavité et de ses dimensions (notamment en site urbain et non/difficilement accessible), à la problématique du comblement et à celle de la localisation de la cavité (référencement, localisation,…) , une étude de faisabilité de la réalisation d’un Plan National Carriéres a été menée par la DGPR en 2010 . Cette opération de recherche est en partie issue des réflexions et des attentes formulées suite aux conclusions des différentes réunions du comité de pilotage auxquelles participaient entre autre,la DGPR, l’INERIS ( AMO pour cette étude), le BRGM, le réseau des CETE, l’IFSTTAR, la DGALN, certaines administrations déconcentrées (DREAL), Il a ainsi été acté par la DGPR de réaliser et de mettre en œuvre ;

  • un programme pluriannuel de recherche et de développement ;
  • une information sur la prévention des risques,
  • un aménagement du territoire dans une logique de gouvernance partagée,
  • un accompagnement des services de l’Etat

 

Structure de l'opération

L’opération est décomposée en 6 sujets (en intégrant les cavités karstiques) :

Sujet 1 traitement de la cavité et de l’aléa (Charles Kréziak)

Sont identifiés dans ce sujet : les méthodes de comblement, les méthodes de confortement, le choix entre les méthodes, les matériaux de comblement, le dimensionnement des géosynthétiques pour quelles fonctions, l’impact des solutions de traitement de la cavité sur l’environnement (modification des régimes d’écoulement des eaux, pollution, biotopes…)

Sujet 2 détection et suivi par méthodes géophysiques (Philippe Cote)

Les travaux de REX existent, une analyse des résultats tant positifs que négatifs reste à fiabiliser entre les différents organismes (INERIS/BRGM/RST).

Développer l’idée d’une recherche amont dédiée aux cavités : Sismique réflexion haute résolution (INERIS développement d’un vibreur léger), magnétisme sur drône, sismique « totale » ou « full-wave » avec inversion totale du signal (onde de surface, diffraction, …) technique existante chez les pétrolier mais attention à la gestion du changement d’échelle et garder le traitement des ondes de surface, ANR blanc en cours avec universités, BRGM (réelle piste de progrès sur ce sujet) avec amélioration des seuils de détection, mixer avec des techniques de forages

Sujet 3 localisation des cavités (Pierre Azémard) par des méthodes autres que géophysique Cartographie des cavités, géo-référencement, topographie…

La cartographie suppose de reposer sur des méthodes élaborées et fiables. Pour cela, des développements sont imaginés pour faciliter le travail actuel soit parce que le contexte est difficile d’accès (zones ennoyées, instables), soit parce que la superficie est trop étendue, soit pour répondre à des besoins urgents ou immédiats d’analyse de la géométrie de la cavité.
Une réunion de travail qui regroupera les équipes en charge de développement permettra d’identifier les pistes prometteuses : capteurs, drones, caméras-laser utilisées pour l’optimisation des outils de cartographies, tomographie... Cette réunion s’organisera autour des équipes de l’INERIS, des CECP, de l’IFSTTAR (département MACS).

Sujet 4 : la vulnérabilité du territoire – cartographie (Reynald Flahaut)

 2 axes peuvent être dissociés :

  • Interaction sol – structure : aléa de la structure, quid de la construction sur cavités …
  • Cartographie de l’aléa/risque (enjeux)

Sujet 5 analyse de la stabilité des cavités - comportement, mécanismes de vieillissement, dissolution (Frédéric Marty)

Le RST souhaite vivement disposer d’éléments concernant le vieillissement des matériaux, la cinématique des phénomènes (y compris la dissolution) et les facteurs d’influence (eau, vibration, charges, végétation…). Seule l’instrumentation de sites de référence permettra d’apporter des réponses pour certains matériaux. Dans le cas des karsts gypseux, des recherches assez rapides peuvent être menées pour donner des éléments basés sur les phénomènes  d’équilibres physico-chimiques eau-roche.
A cette occasion pourront être développées les techniques d’auscultation in situ (capteurs, mesures de contraintes…).ainsi qu’une mise à plat des méthodes de calcul

Sujet 6 connaissance de l’aléa et diffusion de l’information (Nathalie Bérenger)

L’utilisation et la valorisation de la BD Cavité gagnerait à reposer sur des guides régionaux qui présenteraient la géologie des régions, les typologies des cavités fréquemment rencontrées et les types d’aléas qui s’ensuivent. Ces guides sont plutôt à vocation généralistes mais leur élaboration permettrait de clarifier en parallèle les éléments de saisie et de consultation de la BdD vis-à-vis de plus d’utilisateurs. Aujourd’hui une simple lecture à l’échelle du territoire des saisies brutes montre clairement des disparités régionales/départementales liées peut-être aux sensibilités des gens, ou à des particularismes régionaux de cavité. Cette simple analyse ne peut se faire que par une clarification par le biais d’un guide rattaché à un échelon local (région, bassin de risque).

Partenariats

  • INERIS
  • BRGM
  • Universités (Bordeaux, Lille,…)

Résultats principaux (première approche) et Produits principaux obtenus

Sujet 1

  • Recommandations pour les méthodes de mise en sécurités des cavités karstiques, de dissolution et rencontrées en milieu portuaire ;
  • Méthode d’essai et de contrôle des consolidations des galeries par ancrage de type SPLIT SET ;
  • Rapport de recherche sur les incidences sur le milieu de la mise en œuvre des coulis à base de cendres volantes, évolution des coulis
  • Guide sur les modalités des contrôles des chantiers d’injection.

Sujet 2

  • Synthèse de l’utilisation des méthodes géophysiques pour détection des cavités à l’usage « d’un non technicien/géophysicien » (dans et hors agglomération)
  • Note conclusive sur l’apport des nouvelles techniques dans ce domaine (indiquant les dates de possibilité de mise en application)
  • Rapport sur développement des méthodes et d’interprétation

Sujet 3

    • guide technique sur les différentes techniques (avantages/inconvénients, mise en œuvre, coût,…) de cartographies des cavités (extérieur et intérieur)

    Sujet 4

      • guide méthodologique sur la cartographie de l’aléa. A voir possibilité d’ envisager l’échelon régional pour ces guides ? ou fonction du contexte géologique ? à décliner en annexe les cas particuliers. Complément du guide actuel (guide LCPC sur l’aléa cavité souterraine) pour traiter de la méthode de cartographie

      Sujet 5

      • Guide méthodologique :
        • synthèse des techniques/méthodes d’évaluation de la stabilité de la carrière,
        • analyse des facteurs influençant le vieillissement des carrières (indicateurs, critères, limites « de rupture »
        • note sur l’utilisation de modèle numérique spécifique

      Sujet 6

      • Guides régionaux (tous les LR) : typologies, aléas, recensement, méthodes de reconnaissance usuelles et de confortement connus, recensement des sites tests ou anciennement instrumentés, recensement des sites particuliers (patrimoine), description des mécanismes de rupture (faire le lien avec le modèle de calcul de stabilité) et des éventuels facteurs aggravants connus