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Une opération d'inspection et de contrôle des cavités et galeries par les agents du BRGM dans le bassin minier de May-sur-Orne (May-Sur-Orne, Calvados, Basse-Normandie, 2012). © Laurent Mignaux - MEDDE

Recherche de cavités souterraines en milieu urbain : application de la microgravimétrie à Reims

30.10.2017
En raison de nombreux effondrements dans la ville de Reims, le BRGM a été sollicité par la collectivité du Grand Reims pour établir une stratégie de gestion des risques naturels, et plus particulièrement des risques liés à la gestion des cavités souterraines.

Exemple de carte d’anomalie microgravimétrique en milieu urbain (réseaux de crayères à Châlons-en-Champagne. © BRGM

Exemple de carte d’anomalie microgravimétrique en milieu urbain (réseaux de crayères à Châlons-en-Champagne. © BRGM

Objectif

Dans un premier temps, il s’agit d’approfondir la connaissance sur la présence de cavités souterraines au niveau de l’agglomération de Reims. L’inventaire historique, basé sur la bibliographie existante, s’avère en effet assez incomplet au regard de phénomènes connus ou de découvertes régulières. La perte de nombreuses archives, occasionnée par les destructions de la ville lors des deux guerres mondiales, en est une cause essentielle.

Dans un second temps, l’objectif est de définir l’état de stabilité des vides identifiés et leur impact potentiel sur les enjeux, puis de proposer des recommandations adéquates, dans un but de prévention du risque d’effondrement.

Programme des travaux

Il a été choisi de compléter la connaissance lacunaire sur les cavités souterraines par investigations géophysiques. La démarche mise en œuvre doit permettre de faire face aux difficultés générées à la fois par la géométrie des cavités (de plusieurs types, pouvant varier de l’abri militaire souterrain à la crayère de plus de 30 mètres de hauteur de vide) et (surtout) par la densité urbaine, qui impacte de nombreuses méthodes géophysiques.

En milieu calcaire sans couverture argileuse majeure, la microgravimétrie est fortement indiquée pour la recherche de cavités souterraines. Cependant cette méthode, qui identifie les anomalies de masse, est particulièrement impactée par la présence de bâtiments, caves, parkings souterrains, etc. Elle est cependant utilisée ici grâce au développement de modèles permettant de minimiser l’impact de l’urbanisation.

Exemple de carte d’anomalie gravimétrique résiduelle au niveau de la voirie. Probable crayère partiellement remblayée (A1).

Exemple de carte d’anomalie gravimétrique résiduelle au niveau de la voirie. Probable crayère partiellement remblayée (A1).

Après identification des cavités, en fonction de leur localisation par rapport aux enjeux (voirie, bâtis), une topographie 3D centimétrique, puis un diagnostic de stabilité sont réalisés. Ils permettent de définir le risque et de recommander des actions adéquates de mise en sécurité.

Dans la mesure du possible, des actions de confortement simples, accompagnées d’un programme de suivi sont proposées, dans le souci de conserver le patrimoine souterrain pour des coûts acceptables. Le comblement simple ou des travaux lourds de confortement sont privilégiés en situation de péril à court terme.

Résultats obtenus

Plusieurs reconnaissances ont été réalisées, principalement en amont de travaux de réfection de voirie, dans un but de prévention du risque (lors des travaux, puis afin d’assurer la pérennité de l’aménagement). Les campagnes de microgravimétrie ont mis en évidence de nombreuses cavités souterraines de tout type, de l’ancienne cave mal remblayée aux édifices souterrains sur plusieurs niveaux, issus d’anciens édifices religieux, ou encore aux crayères de plus de 20 mètres de hauteur de vide, situées à quelques mètres sous la surface.

Cavité souterraine (crayère partiellement remblayée) en excellent état de conservation, retrouvée à l’issue d’investigations microgravimétriques

Cavité souterraine (crayère partiellement remblayée) en excellent état de conservation, retrouvée à l’issue d’investigations microgravimétriques

Les diagnostics de stabilité ont mis en évidence divers stades de vieillissement des édifices souterrains identifiés, certains montrant un parfait état de conservation, et permettant une valorisation du patrimoine qu’ils constituent ; d’autres montrant des indices d’instabilité majeurs, essentiellement dus à la problématique de gestion des eaux en surface (fuites des différents réseaux notamment), ayant altéré très rapidement la craie sous-jacente.

Ces travaux apportent à la collectivité les éléments techniques nécessaires à l’élaboration et la mise en œuvre d’une stratégie de gestion du risque d’effondrement, permettant d’une part de prévenir le risque à l’occasion des travaux d’aménagements et, lorsque nécessaire, de mettre en sécurité les personnes et les biens, et d’autre part de traiter les effondrements, beaucoup plus rationnel que la gestion de crise dans l’urgence.

PARTENAIRE

Grand Reims

RAPPORT PUBLIC

BRGM/RP-66081-FR - Recherche des vides par microgravimétrie dans le quartier de l'Hôtel de Ville à Reims (51) - Télécharger le rapport

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34