Article de recherche / Research Article

Cavités souterraines de Wallonie et des Hauts-de-France – enseignements du projet RISSC

Underground cavities in Wallonia and Hauts-de-France − Outcomes from the RISSC project

¹ Université de Mons, Mons, Belgique
² Cerema, Lille, France
³ ISSeP, Colfontaine, Belgique

^* Auteur de correspondance : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Résumé

Le projet RISSC (2018–2022), mené en Wallonie et dans les Hauts-de-France, a visé à améliorer la prévention et la gestion des risques liés aux cavités souterraines dans un cadre transfrontalier. Bien que le changement climatique ne soit pas au cœur du projet, certaines pistes explorées permettent d’envisager ses effets potentiels sur la stabilité des cavités. Le projet a dressé un inventaire structuré des cavités souterraines, en tenant compte de leur typologie géologique, de leur origine (naturelle ou anthropique) et de leur usage. Une attention particulière a été portée aux carrières souterraines de craie, matériau très présent dans les deux régions et sensible aux variations hydriques. Pour mener une analyse accidentologique, des bases de données bien organisées et complètes sont indispensables, tant du point de vue des cavités que des mouvements de terrains engendrés. Le projet a surtout mené une réflexion sur les facteurs permanents (géologie, hydrogéologie, présence d’une cavité) et variables (conditions météorologiques, actions humaines) qui peuvent déclencher un effondrement. Actuellement, les informations disponibles restent trop partielles pour permettre une analyse aboutie, surtout pour des événements anciens. Plus récemment, une analyse accidentologique en Hesbaye (Belgique) a tenté de corréler les effondrements et les épisodes pluvieux intenses, soulignant l’importance des facteurs hydrogéologiques et topographiques. Pour mieux comprendre les mécanismes de ruine des cavités, une approche multidisciplinaire a été mise en œuvre sur d’anciennes carrières souterraines, avec des analyses in situ et en laboratoire, des travaux expérimentaux et numériques, visant notamment à comparer le comportement entre les zones sèches et saturées du site. Les essais ont montré que la résistance mécanique de la craie diminue significativement en condition saturée. Ces études se poursuivent actuellement pour mieux cerner le rôle de l’eau sur le comportement des craies en lien avec leur micro-texture. Les simulations numériques ont confirmé que les zones ennoyées présentent une instabilité accrue. Cela appelle à développer des modèles couplés hydromécaniques pour anticiper les effets des fluctuations climatiques sur la stabilité des cavités et la résilience des territoires.

Abstract

The RISSC project (2018–2022), carried out in Wallonia and Hauts-de-France, aimed to improve the prevention and management of risks associated to underground cavities in a cross-border context. Although climate change is not central to the project, some of the explored topics suggest its potential effects on the stability of cavities. The project drew up a structured inventory of underground cavities, taking into account their geological typology, origin (natural or anthropogenic) and use. Particular attention was paid to underground chalk quarries, a material that is very common in both regions and sensitive to water variations. In order to carry out an accident analysis, well-organised and comprehensive databases are essential, both in terms of cavities and induced ground movements. The project focused in particular on the permanent factors (geology, hydrogeology, presence of a cavity) and variable factors (weather conditions, human actions) that can trigger a collapse. Currently, the available information remains too partial to allow for a complete analysis, especially for past events. More recently, an accidentology analysis in Hesbaye (Belgium) attempted to correlate collapses with intense rainfall events, highlighting the importance of hydrogeological and topographical factors. To better understand the failure mechanisms of underground cavities, a multidisciplinary approach was implemented, involving in situ and laboratory analyses, experimental and numerical work; it aimed in particular at comparing the behaviour between dry and saturated areas of the site. Laboratory tests showed that the mechanical strength of chalk decreases significantly in saturated conditions. These studies are currently ongoing to better understand the role of water on the behaviour of chalk in relation to its microtexture. Numerical simulations have confirmed that flooded areas are more unstable. This calls for the development of coupled hydromechanical models to anticipate the effects of climate fluctuations on the stability of cavities and the resilience of territories.