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Prediction of mining subsidence and the consequences on buildings and infrastructure

Prédiction de l'affaissement minier et des conséquences sur le bâti et les infrastructures

(1) , (1) , (2)
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Abstract

Mining is a major element of development and wealth, and the abandonment of underground mines was considered without visible consequences accept social and economical consequences. Whatever, brutal collapse affect the surface and damage the buildings and infrastructure. It is essential to have the tools for predicting damage of these collapses on surface structures. The prediction of the subsidence is based on empirical and more recently numerical methods. The prediction of the consequences of the collapse depends on the amplitude of subsidence and the characteristics of structures on the surface. The first part of this article presents a synthesis of the different methods (empirical, numerical and hybrid) prediction of subsidence in green land (without structure) and the main parameters (geometric, Geotechnical) to ensure accurate and reliable subsidence prediction. Back analysis of the empirical methods was discussed (Proust 1964 and NCB, 1975) for underground coal and iron mines during and after mining period (France). In the second part of the paper; it will be question of the assessment of damage to structures. We will present two approaches: the first does not consider the characteristics of the building, and only the settings of the subsidence (slope, deformation, curvature) to define a level of damage. This approach is seen as pessimistic by many experts. The second, approach is more recent, it takes into account the soil-structure interaction phenomena. The level of damage depends on the amplitude of subsidence and the characteristics of the frame (foundations, structures, etc.). A damage estimation procedure it will be also described in this article.
L'exploitation minière est, sans aucun doute, un élément de développement et de richesse. L'abandon des mines souterraines a été a priori considéré sans conséquences visibles autres qu'économiques et sociales. Pourtant, des effondrements plus ou moins brutaux affectent régulièrement la surface et les bâtis et les infrastructures. Il est indispensable de disposer des outils de prédiction des dommages dus à ces effondrements sur les ouvrages en surface. La prédiction de l'affaissement s'appuie sur des méthodes empiriques et plus récemment numériques. La prédiction des conséquences de l'affaissement dépend de l'amplitude de l'affaissement et des caractéristiques des ouvrages en surface. La première partie de cet article, présente une synthèse des différentes méthodes (empiriques, numériques et hybrides) de prédiction de l'affaissement en terrain vierge (sans structure) et les paramètres nécessaires (géométriques, géotechniques) pour assurer une prédiction précise et fiable. Les méthodes empiriques (NCB, 1975 et Proust, 1965) ont été discutées pour des exploitations des mines de charbon et de fer lors de l'exploitation et après leur abandon (France). Dans la deuxième partie, il sera question de l'évaluation des dommages induits aux ouvrages où deux approches seront présentées : la première ne tient pas compte des caractéristiques des ouvrages, et seuls les paramètres de l'affaissement en terrain vierge (pente, déformation, courbure) permettent de définir un niveau de dommages. Cette approche est considérée comme pessimiste par beaucoup d'experts. La deuxième approche, plus récente, prend en compte les phénomènes d'interaction sol-structure. Le niveau de dommage dépend de l'amplitude de l'affaissement et des caractéristiques du bâti (fondations, structures, etc.). Une procédure d'estimation de dommage sera également décrite dans cet article.
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Dates and versions

ineris-00970941 , version 1 (02-04-2014)

Identifiers

Cite

Marwan Al Heib, Matthieu Caudron, Jack-Pierre Piguet. Prédiction de l'affaissement minier et des conséquences sur le bâti et les infrastructures. 1. Congrès international sur la gestion des rejets miniers et l'après-mine (GESRIM 2012), Apr 2012, Marrakech, Maroc. ⟨ineris-00970941⟩
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