Evolution des désordres dans les carrières souterraines abandonnées

Evolution of damages in abandoned underground quarries

• Auteur / Autrice : Denis Moiriat
• Direction : Jean Bebien, Pierre Pothérat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols calcaires

Mines (sites d'extraction)

Gypse

Grottes

Roches -- Fracturation

Stabilité

Carrières (sites d'extraction)

Résumé

Dans les zones urbaines ou périurbaines, des accidents surviennent régulièrement à l'aplomb des surfaces sous-cavées. L'essor des grands centres urbains dans la plupart des pays européens a nécessité, dans les siècles passés, l'ouverture de nombreuses carrières souterraines, actuellement abandonnées, qui se dégradent au cours du temps. Les processus de dégradation de ces cavités souterraines sont encore mal connus, en particulier les mécanismes de vieillissement qui conduisent à des ruptures différées. Dans le domaine de la surveillance, le diagnostic de la rupture reste problématique. Les méthodes utilisées actuellement (mesures de déformation, écoute microsismique,. . . ) ne fournissent qu'une information très partielle. L'objectif principal de l'étude est donc d'analyser les désordres survenus dans différentes carrières souterraines abandonnées, et de mieux cerner les modes d'évolution à long terme de ces ouvrages. L'accent est mis sur les facteurs géologiques des sites : lithologie, fracturation naturelle, proximité d'un versant, ainsi que sur la géométrie des vides d'exploitation. Différentes approches ont été développées et croisées : Observations lithologiques et structurales dans différentes exploitations de calcaire massif, de gypse et de craie, choisies pour leur représentativité et l'instrumentation mise en place ; Analyse des données instrumentales ; Etudes expérimentales des matériaux rencontrés : caractérisation et étude de leur comportement à long terme à l'état saturé ; Modélisation numérique en deux dimensions, appliquée aux problèmes rencontrés. La finalité de la démarche est de proposer une typologie des principaux mécanismes susceptibles de survenir, et de donner de meilleurs moyens de prédiction des risques. Ce travail s'inscrit dans un thème de recherche Carrières Souterraines Abandonnées lancé par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées en 1998.

In urban zones, accidents frequently occur above undermined surfaces. During the previous centuries, in most of the european countries, it became necessary to open many underground workings with the expansion of great urban centers. These quarries are currently abandoned and are deteriorating in course of time. The process of deterioration in these underground cavities are not well known yet, particularly the mechanisms that lead to delayed failures. The failure approach remains a problematic issue. The methods that are currently used (measures of stress and strain determinations, microseismic,. . . ) only provide partial information. The main purpose of our research is to analyze the disorders occurring in various abandoned underground quarries, so as to get a better understanding of their long-term behavior. This study places emphasis on the geological factors of sites (lithology, natural fractures, close to hillside), and also on the geometry of working. Different approaches are developed and compared : Geological observations in different workings of chalk, gypsum and massive limestone; Analysis of instrumental data; Experimental studies of observed rocks : characteristic features and long-term behavior in saturated conditions (test of creep); 2D numerical modeling, applied to observed cases. This work leads to propose the typology of principal failure mechanisms which may happen, and therefore, to offer better tools to foresee the risks. It comes within the framework of a theme of research Abandoned Underground Quarries proposed by the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées in 1998.