Stability of abandonned underground quarries in connection with groundwater level fluctuations

Stabilité des carrières souterraines abandonnées en relation avec les fluctuations du niveau d'ennoyage

Philippe Gombert (1) , Vincent Damart (1)

1 INERIS - Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques

At Château-Landon in 1910 or on the plateau Picard in 2001, the invasion of underground cavities by groundwater after heavy rain has caused surface subsidence and affected people and/or houses. To prevent these risks, INERIS studies the mechanisms of rupture in two underground chalk quarries partially flooded (Saint-Martin-le-Noeud and Estreux, northern France) where are measured the water level and the geomechanical parameters of a pillar (convergence, extension, saturation). At Saint-Martin-le-Noeud, the instrumented pillar is flooded and there is a gradient of water saturation of the rock which penetrates to at least 0.20 m deep and fluctuates depending on the level of flooding. At Estreux, the pillar is episodically flooded by groundwater whose level is situated a few meters down, but its water content increases by capillary with the water level: this causes both fluctuations of the pillar extension and roof-wall convergence.

A Château-Landon (77) en 1910 ou sur le plateau picard (60) en 2001, l'envahissement de cavités souterraines par la remontée de la nappe après de fortes pluies a engendré des effondrements en surface qui ont affecté des personnes et/ou des habitations. Afin de prévenir ces risques, l'INERIS étudie les mécanismes initiateurs de rupture dans deux carrières souterraines de craie partiellement ennoyées (Saint-Martin-le-Noeud et Estreux) où sont mesurés le niveau de l'eau et les paramètres géomécaniques d'un pilier (convergence, extension, teneur en eau). A Saint-Martin-le-Noeud (60), le pilier instrumenté baigne dans l'eau et l'on observe un gradient de teneur en eau de la roche qui pénètre jusqu'à au moins 0,20 m de profondeur et qui fluctue selon le niveau d'ennoyage. A Estreux, le pilier n'est qu'épisodiquement ennoyé par une nappe située quelques mètres plus bas mais sa teneur en eau varie par capillarité du fait du battement de la nappe : on observe alors des fluctuations conjointes de l'extension du pilier et de la convergence toit-mur.

Mots clés: CAVITE; CRAIE; PIEZOMETRIE; EXTENSION; CONVERGENCE; STABILITE

Domaines: Sciences de la Terre; Sciences de l'environnement

Philippe Gombert, Vincent Damart. Stabilité des carrières souterraines abandonnées en relation avec les fluctuations du niveau d'ennoyage. 6. Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l'ingénieur (JNGG 2012) "Espaces Urbains, Ruraux, Souterrains et Littoraux", Jul 2012, Bordeaux, France. pp.723-730. ⟨ineris-00973675⟩