Cavités souterraines

Les phénomènes associés

Les affaissements

Il s’agit d’une déformation souple sans rupture et progressive de la surface du sol, se traduisant par une dépression topographique en forme de cuvette généralement à fond plat et bords fléchis en "s" (pas de crevasse marquée sur les bords). Ce type de désordres se développe parfois sur plusieurs hectares au droit de vastes carrières ou mines. Il s’agit souvent d’un phénomène symptomatique des carrières souterraines soit mal remblayées soit, lorsqu’elles sont profondes, recouvertes par des formations "souples".
Les affaissements peuvent générer des désordres sur les constructions mais provoquent peu de victimes physiques en raison de la progressivité du phénomène (phénomène "lent" permettant d’évacuer l’édifice).

 

Illustration animée schématique d’un affaissement © BRGM

 

Les effondrements localisés

Les effondrements localisés sont des désordres qui apparaissent brusquement en surface (même si parfois le phénomène se prépare pendant des années, par une montée progressive du vide vers la surface), avec un diamètre en surface pouvant atteindre plusieurs mètres.

Ils peuvent avoir pour origine plusieurs phénomènes, et il est fréquent qu’à partir de l’observation d’un désordre, on ne puisse pas déterminer quel phénomène est en cause. Les phénomènes potentiels sont les suivants :

Le fontis correspond à un effondrement brutal mais localisé se manifestant sous la forme d’un entonnoir ou d’un cratère. Il est le plus souvent provoqué par la rupture du toit d’une cavité, la cloche de vide remontant plus ou moins lentement vers la surface jusqu’au développement brutal d’un cratère en surface. Les fontis présentent souvent une géométrie pseudo-circulaire dont le diamètre et la profondeur du cône peuvent aller jusqu’à plusieurs mètres.

Illustration animée schématique d’une remontée de fontis à partir d’un karst © BRGM

Ce type de phénomène peut être à l’origine de dégâts importants aux ouvrages et est associé à un risque élevé de victimes physiques en raison de la rapidité et des dimensions du phénomène. Quelques exemples tragiques de fontis :

  • Paris (75) en 1879 : 3 maisons englouties avec les habitants ;
  • Chanteloup-les-Vignes (78) en 1991 : 1 disparu ;
  • Bagnolet (93) en 1993 : 2 morts ;
  • La Neuville-sur-Authou (27) en 2001 : 1 disparu ;
  • Le Lude (72) en 2008 : 1 mort.

Les débourrages correspondent à l’entraînement gravitaire, le plus souvent provoqué par des circulations d’eau massive, du matériau de comblement d’une cavité (poche d’argile dans une cheminée ou une fissure karstique, bouchon remblayé d’un puits de marnière ou de carrière…). Ce type de phénomène peut conduire à l’apparition parfois brutale, mais aussi parfois lente et progressive, d’un vide en surface, généralement d’assez petite dimension (quelques m2).
C’est le phénomène à risque qui touche le plus les réseaux naturels développés dans les massifs calcaires. En effet, lors de précipitations importantes, des circulations d’eau en profondeur peuvent entraîner le matériau meuble qui initialement comblait les fissures les plus larges ou les cheminées, ce matériau débourrant ensuite jusqu’en surface laissant un vide béant dans la roche.

lllustration animée schématique d’un débourrage dans un réseau karstique © BRGM

Les anciens puits de carrière et de marnière ont, pour certains, été remblayés pour remettre le site en état à la fin de l’exploitation. Toutefois, le remblayage a souvent été limité au puits, laissant les galeries et chambres d’exploitation souterraines vides. Avec ou sans action de l’eau, le remblai présent dans les puits dispose ainsi d’un vide dans lequel il peut se propager. Ainsi, il arrive que des puits pourtant remblayés par le passé apparaissent à nouveau en surface.

La suffosion est un phénomène d’érosion interne qui affecte principalement les sables et limons. Cela consiste en un entraînement des particules (d’abord assez fines) dans la masse de sol du fait de circulations rapides d’eau interstitielle. Le terrain est alors localement soustrait d’une partie de sa matrice fine, de véritables boyaux pouvant se développer (le diamètre de ces boyaux reste généralement modéré - diamètre décimétrique). Lorsque la taille de ces vides devient trop importante, des effondrements brutaux de terrain peuvent localement survenir entraînant souvent des désordres en surface.
La suffosion peut être provoquée par une circulation naturelle d’eau, mais elle est plus fréquente au droit de canalisations enterrées fuyardes.

Effondrement d’une zone sous-cavée par suffosion © BRGM

 

Les effondrements généralisés

Ce phénomène se traduit par un abaissement à la fois violent et spontané de la surface sur parfois plusieurs hectares et plusieurs mètres de profondeur, tout le terrain au dessus de la cavité s’effondrant d’un coup. La zone effondrée est limitée par des fractures subverticales. Généralement associés aux grandes carrières, les effondrements généralisés sont le plus souvent initiés par une rupture en chaîne des piliers de l’exploitation, le toit (plafond) descendant alors en masse.
Ce type de phénomène peut générer des dégâts considérables aux constructions (y compris aux plus importantes) et provoquer un risque important de victimes physiques en raison de la rapidité et de l’importance du phénomène.
Quelques exemples tragiques d’effondrements généralisés :

  • Vieux-Ports (37) - 1800 : 26 morts ;
  • Chancelade (24) - 1885 : 13 morts ;
  • Pantin (93) -1889 : 3 morts ;
  • Clamart-Issy-les-Moulineaux (92) - 1961: 21 morts, 36 blessés, 200 sinistrés ;
  • Champagnole (39) - 1964 : 6 morts.

Illustration animée schématique d’un effondrement généralisé © BRGM