Collapse of underground cavities and soil-structure interactions: development of an experimental model

Effondrement de cavités souterraines et interactions sol-structure : développement d’un modèle expérimental

Matthieu Caudron (1)

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

Subsidences of great amplitude result from the collapse of underground cavities resulting from human industrial activity (mines) or formed naturally by water in soluble solid rock masses (limestone, gypsum). Their impact on existing buildings on the surface is generally of great importance, as attested by recent examples: Auboué (1996), Moutiers (1997) and Roncourt (1999) causing damage to more than five hundred buildings. Another example is the sinkhole on the METEOR site (Paris) in 2003. It is thus necessary to consider ground movements at the surface (settlements and horizontal deformations) resulting from these phenomena and especially to determine the influence of the presence of superficial structures on the form and the amplitude of these movements. The research programme is based on the evaluation of urban risks due to ground movements caused by underground cavities and soil-structure interactions. It is focused on the design of a small-scale two-dimensional physical model that enables a sinkhole-like cavity collapse to be represented. This work is an innovative contribution to the design of 1g small-scale physical model through the development of cohesive analogical material, derived from Schneebeli material. Tests are then carried out in order to determine the influence of soil-structure interactions associated with a sinkhole. The following steps are finally presented by means of parametric studies on the position of the building, the geometry of the cavity, etc., and a new 3D physical model enabling such phenomena to be investigated in much more depth is introduced.

Les fontis sont un type d’effondrement local causé par la rupture de cavités souterraines d’origine anthropique ou naturelle. La nature brutale de ce phénomène peut être très préjudiciable pour les structures et infrastructures en surface ainsi que pour la population. De nombreuses communes et collectivités territoriales sont ainsi concernées par les conséquences de ces aléas sur les ouvrages (bâti, infrastructures...). L’INERIS travaille depuis de nombreuses années à l’analyse, la prévention et la maîtrise des risques de mouvements de terrain liés à la présence de cavités souterraines : l’un des objectifs des travaux de recherche est l’évaluation et le perfectionnement des outils permettant de prévenir les risques liés aux cavités souterraines. Ces travaux ont notamment donné lieu à la publication d’un guide technique intitulé « Recommandations pour l’évaluation et le traitement des conséquences des mouvements du sous-sol sur le bâti »

Domaines: Sciences de la Terre

Matthieu Caudron. Effondrement de cavités souterraines et interactions sol-structure : développement d’un modèle expérimental. Rapport Scientifique INERIS, 2007, 2006-2007, pp.79-81. ⟨ineris-01869096⟩