Suivant Précédent Accueil Objectif du guide technique Cavités souterraines Cavités naturelles Définition Différents types Cavités anthropiques Définition Différents types Bibliographie Méthodologie générale Etude géologique Collecte des renseignements Inspection visuelle Méthodes géophysiques de surface Méthodes géophysiques de forage Contrôle géotechnique par forage Bibliographie Méthodes géophysiques Méthodes de surface Méthodes aériennes Microgravimétrie Méthodes sismiques Méthodes électriques Méthodes électromagnétiques Méthodes de forage Généralités Diagraphies Tomographie électriques Tomographie électromagnétiques Contact MENUDETECTION DE CAVITES SOUTERRAINES PAR METHODES GEOPHYSIQUES
LIENS NEWS D’autres organismes, comme le CEBTP, le CNRS, l’EDF peuvent mettre à disposition leurs bases de données. La consultation d’articles, de thèses, de mémoires, de rapports d’études en géologie, en géophysique et en génie civil contribueront selon les cas à la recherche d’indices. Les cartes des risques naturels (ZERMOS, PER, PPR) contiennent des informations précieuses sur les zones karstiques et les carrières souterraines. Par ailleurs, une base de données (BDCavités) recensant les cavités rencontrées sur le territoire national est en voie de constitution par le BRGM, le LCPC, l’INERIS. Elle est en libre accès sur le site internet du BRGM. Les informations intéressantes à recueillir concernent la localisation des indices éventuels (repérage topographique, zone urbaine, zone rurale, contexte morphologique,… ) sur les cartes et les plans de carrières, les indices de terrain (effondrement, affaissement, puits,…), les indices de photographies aériennes déjà disponibles, la géométrie potentielle du vide recherché (taille, profondeur, extension,…), le type du vide recherché (carrières, souterrains, sapes, karts,….). L’enquête orale Les témoignages des populations (maires, agriculteurs et surtout anciens…) sont riches d'enseignements. Il est possible d’interroger les personnes individuellement, oralement ou par courrier. Des réunions sont fréquemment organisées en mairie en présence des administrés. Il convient cependant de rester prudent sur la valeur des témoignages humains car ces derniers font appel à la mémoire et certains problèmes peuvent être cachés volontairement. La recherche d’indices de surface L’étape suivante consiste en une recherche d'indices d'affaissements, d’anciennes activités extractives ou de structures révélatrices de la présence potentielle de cavités naturelles (dolines, dépressions alignées…) ou anthropiques (dépressions ponctuelles). Quand elle est possible, et ce d'autant plus pour des zones étendues, la télédétection est une méthode fortement conseillée. Elle renseigne aussi bien sur la morphologie et la structure régionale que sur la température apparente du sol qui peut être étroitement liée à la présence d’une cavité. La télédétection, regroupant ici l'interprétation de clichés aériens et la radiométrie infrarouge thermique, est décrite dans son principe et sa méthodologie au chapitre suivant. Des validations sur le terrain doivent clore cette phase préliminaire. Les nouveaux indices relevés complètent la carte des secteurs potentiellement sous-cavés et permettent de définir les zones à risques. Les reconnaissances géophysique et géotechnique Un premier zonage issu des études préliminaires permet alors d'implanter les méthodes d’exploration géophysiques de surface. Elles consistent à mesurer l’effet d’un champ physique sur le terrain. A partir de ces mesures, certaines caractéristiques du sol vont être déduites, l’objectif étant de révéler toute cavité susceptible de provoquer des effets indésirables en surface. Le choix de ces méthodes dépend principalement des facteurs suivants : - la dimension de la zone d'étude, - la nature des terrains encaissants, - les caractéristiques des cavités recherchées : cavités vides, partiellement ou non comblées de matériaux conducteurs, profondeur, dimension, - les moyens disponibles, fonction de la nature du projet. Ces études aboutissent à un second zonage du terrain, sur lequel est conduite l'implantation des forages de reconnaissance qui permettent d'affiner et de compléter le modèle géologique et le modèle géophysique. Ces forages peuvent être destructifs ou non destructifs. Dans ce dernier cas, les échantillons prélevés peuvent être analysés en laboratoire. L'enregistrement de paramètres physiques peut être réalisé pendant la foration (diagraphie instantanée) ou après la foration autour du forage (diagraphie différée). Des mesures géophysiques en forage, entre forages, ou de forage à surface, permettent une investigation sur un rayon plus large autour du(ou des) forage(s). A ce stade, tous les moyens disponibles auront été mis en œuvre pour détecter des cavités souterraines naturelles ou anthropiques. Il appartient alors aux responsables maîtres d'oeuvre de prendre les décisions adéquates quant aux traitements ou aux précautions qu'ils convient d'adopter. Cependant il subsistera toujours le risque qu'une cavité trop petite ou trop profonde, mais non sans risque, ne soit pas détectée. Contrôle géotechniques en forages Les forages sont ensuite implantés sur le second zonage. Ils permettent de contrôler localement les hypothèses faites sur le modèle géologique et la nature des anomalies mesurées par les méthodes géophysiques. Il est aujourd'hui courant d'accompagner les forages de diagraphies instantanées ou différées. - Si les forages rencontrent une cavité, alors elle est détectée. - les forages ne rencontrent pas de cavité, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de cavité. Des études supplémentaires peuvent être alors déployées : des mesures complémentaires en diagraphies permettent de préciser le modèle géologique et des mesures par méthodes géophysiques en forage permettent de localiser des cavités près des forages, indétectables depuis la surface. Ces dernières phases peuvent cependant s'avérer coûteuses et sont alors préférentiellement déployées autour des zones qu'il faut sécuriser impérativement. Lorsque les cavités sont localisées, les solutions techniques de traitement sont envisagées pour sécuriser le site.
LIENS NEWS D’autres organismes, comme le CEBTP, le CNRS, l’EDF peuvent mettre à disposition leurs bases de données. La consultation d’articles, de thèses, de mémoires, de rapports d’études en géologie, en géophysique et en génie civil contribueront selon les cas à la recherche d’indices. Les cartes des risques naturels (ZERMOS, PER, PPR) contiennent des informations précieuses sur les zones karstiques et les carrières souterraines. Par ailleurs, une base de données (BDCavités) recensant les cavités rencontrées sur le territoire national est en voie de constitution par le BRGM, le LCPC, l’INERIS. Elle est en libre accès sur le site internet du BRGM. Les informations intéressantes à recueillir concernent la localisation des indices éventuels (repérage topographique, zone urbaine, zone rurale, contexte morphologique,… ) sur les cartes et les plans de carrières, les indices de terrain (effondrement, affaissement, puits,…), les indices de photographies aériennes déjà disponibles, la géométrie potentielle du vide recherché (taille, profondeur, extension,…), le type du vide recherché (carrières, souterrains, sapes, karts,….). L’enquête orale Les témoignages des populations (maires, agriculteurs et surtout anciens…) sont riches d'enseignements. Il est possible d’interroger les personnes individuellement, oralement ou par courrier. Des réunions sont fréquemment organisées en mairie en présence des administrés. Il convient cependant de rester prudent sur la valeur des témoignages humains car ces derniers font appel à la mémoire et certains problèmes peuvent être cachés volontairement. La recherche d’indices de surface L’étape suivante consiste en une recherche d'indices d'affaissements, d’anciennes activités extractives ou de structures révélatrices de la présence potentielle de cavités naturelles (dolines, dépressions alignées…) ou anthropiques (dépressions ponctuelles). Quand elle est possible, et ce d'autant plus pour des zones étendues, la télédétection est une méthode fortement conseillée. Elle renseigne aussi bien sur la morphologie et la structure régionale que sur la température apparente du sol qui peut être étroitement liée à la présence d’une cavité. La télédétection, regroupant ici l'interprétation de clichés aériens et la radiométrie infrarouge thermique, est décrite dans son principe et sa méthodologie au chapitre suivant. Des validations sur le terrain doivent clore cette phase préliminaire. Les nouveaux indices relevés complètent la carte des secteurs potentiellement sous-cavés et permettent de définir les zones à risques. Les reconnaissances géophysique et géotechnique Un premier zonage issu des études préliminaires permet alors d'implanter les méthodes d’exploration géophysiques de surface. Elles consistent à mesurer l’effet d’un champ physique sur le terrain. A partir de ces mesures, certaines caractéristiques du sol vont être déduites, l’objectif étant de révéler toute cavité susceptible de provoquer des effets indésirables en surface. Le choix de ces méthodes dépend principalement des facteurs suivants : - la dimension de la zone d'étude, - la nature des terrains encaissants, - les caractéristiques des cavités recherchées : cavités vides, partiellement ou non comblées de matériaux conducteurs, profondeur, dimension, - les moyens disponibles, fonction de la nature du projet. Ces études aboutissent à un second zonage du terrain, sur lequel est conduite l'implantation des forages de reconnaissance qui permettent d'affiner et de compléter le modèle géologique et le modèle géophysique. Ces forages peuvent être destructifs ou non destructifs. Dans ce dernier cas, les échantillons prélevés peuvent être analysés en laboratoire. L'enregistrement de paramètres physiques peut être réalisé pendant la foration (diagraphie instantanée) ou après la foration autour du forage (diagraphie différée). Des mesures géophysiques en forage, entre forages, ou de forage à surface, permettent une investigation sur un rayon plus large autour du(ou des) forage(s). A ce stade, tous les moyens disponibles auront été mis en œuvre pour détecter des cavités souterraines naturelles ou anthropiques. Il appartient alors aux responsables maîtres d'oeuvre de prendre les décisions adéquates quant aux traitements ou aux précautions qu'ils convient d'adopter. Cependant il subsistera toujours le risque qu'une cavité trop petite ou trop profonde, mais non sans risque, ne soit pas détectée. Contrôle géotechniques en forages Les forages sont ensuite implantés sur le second zonage. Ils permettent de contrôler localement les hypothèses faites sur le modèle géologique et la nature des anomalies mesurées par les méthodes géophysiques. Il est aujourd'hui courant d'accompagner les forages de diagraphies instantanées ou différées. - Si les forages rencontrent une cavité, alors elle est détectée. - les forages ne rencontrent pas de cavité, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de cavité. Des études supplémentaires peuvent être alors déployées : des mesures complémentaires en diagraphies permettent de préciser le modèle géologique et des mesures par méthodes géophysiques en forage permettent de localiser des cavités près des forages, indétectables depuis la surface. Ces dernières phases peuvent cependant s'avérer coûteuses et sont alors préférentiellement déployées autour des zones qu'il faut sécuriser impérativement. Lorsque les cavités sont localisées, les solutions techniques de traitement sont envisagées pour sécuriser le site.