12-Annexe RP 1- Carrieres ANTEA Approuve

Commune de Latresne

Révision pRescRite paR délibéRation du conseil Municipal : 10 Juin 2003

Révision aRRêtée paR délibéRation du conseil Municipal : 04 Juin 2012

Révision appRouvée paR délibéRation du conseil Municipal : 28 FévRieR 2013

Vu pour être annexé à la décision du Conseil Municipal en date du …………………………........

Le Maire

Pièce n° 1.2annexe 1 au RaPPoRt de PRésentation : CaRRièRes souteRRaines sous La CoMMune de LatResne – eVaLuation des Risques et ContRaintes de ConstRuCtibiLité en « zone bLanChe » – antea GRouP 2012

Plan local d’urbanisme

________________________ Antea Group ________________________ Mairie de LATRESNE

Carrières souterraines sous la commune de LATRESNE (33) – Evaluation des risques et contraintes de constructibilité en « zone blanche »

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Mouvements de sols liés à la présence de carrières souterraines abandonnées sur la commune de LATRESNE (33)

Evaluation des risques et contraintes de

constructibilité en « zone blanche »

Juin 2011 A62757/A

Mairie de Latresne 1, avenue Jean Balde 33 360 LATRESNE (Gironde) Agence Ouest-Sud-Ouest

Métier Infrastructure

Parc technologique Europarc

19 Avenue Léonard de Vinci

33600 PESSAC

Tél. : 05.57.26.02.80

Fax. : 05.87.26.80.13 E-mail : [email protected]



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Sommaire Pages

1. Contexte de l’opération ........................................................................ 4

2. Moyen mis en œuvre ............................................................................ 6

3. Contexte général de la zone d’étude ..................................................... 7

3.1. Contexte géographique et zone d’étude ..................................................... 7

3.2. Contexte géologique et hydrogéologique ................................................... 8

3.2.1. Contexte géologique .................................................................................... 8

3.2.2. Contexte hydrogéologique .......................................................................... 9

4. Synthèse de l’étude bibliographique et des inspections ....................... 10

4.1. Collecte des données disponibles .............................................................. 10

4.2. Synthèse de la géologie locale et des horizons exploités .......................... 11

4.2.1. Historique des exploitations ...................................................................... 11

4.2.2. Lithologie .................................................................................................... 11

4.2.3. Hydrogéologie ............................................................................................ 12

4.2.4. Caractérisation géotechnique .................................................................... 13

4.3. Synthèse de la géométrie des carrières souterraines ............................... 14

4.4. Profondeur d’exploitation.......................................................................... 17

4.5. Mouvements constatés et typologie des désordres.................................. 17

4.5.1. Approche générale historique ................................................................... 17

4.5.2. Modes de rupture ...................................................................................... 19

4.5.3. Influence de la fracturation sur la stabilité de la carrière ......................... 20

4.5.4. Inspection géologique de mai 2011 ........................................................... 21

5. Analyse de la stabilité ......................................................................... 25

5.1. Stabilité des piliers ..................................................................................... 25

5.1.1. Méthodologie de calcul.............................................................................. 25

5.1.2. Résultats des calculs de stabilité des piliers .............................................. 26

5.1.3. Incidence de l’élancement des piliers sur la stabilité ................................ 28

5.2. Stabilité du toit ........................................................................................... 29

6. Synthèse des données et recommandations ........................................ 30

6.1. Stabilité des piliers ..................................................................................... 30

6.2. Evaluation des mouvements prévisibles .................................................... 30

6.2.1. Modes de rupture et fréquence observée ................................................. 30

6.2.2. Zone d’influence......................................................................................... 31

6.2.3. Nature des risques dans la zone d’étude ................................................... 32

6.2.4. Approche empirique des mouvements et sectorisation ........................... 34

6.3. Recommandations ..................................................................................... 36



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Liste des figures Figure 1 : Plan de situation de la commune de Latresne .................................................... 4 Figure 2 : Plan de zonage des mouvements de terrains prévisibles (document CG33)...... 5 Figure 3 : Extrait de la carte géologique de la France (et légende) .................................... 8 Figure 4 : Exemple d’une coupe schématique des terrains d’assise de l’A.I.A. à Latresne

........................................................................................................................ 12 Figure 5 : Extrait d’un profil en travers au droit du secteur Gassies (ancien plan des

Mines, 1880 ?) ................................................................................................ 15 Figure 6 : Exemple de poche karstique en limite toit/pilier .............................................. 22 Figure 7 : Fissure mécanique ouverte affectant le toit de la carrière ............................... 23 Figure 8 : Fissuration d’un pilier « en diabolo » ................................................................ 23 Figure 9 : Zone exploitée sur une grande hauteur (# 4m) ou sur 2 niveaux (secteur

Hautefaye) ...................................................................................................... 24 Figure 10 : Abaque du coefficient de sécurité Fult en fonction du recouvrement et du taux

de défruitement.............................................................................................. 27 Figure 11 : Angle d’influence d’un affaissement ............................................................... 32 Figure 12 : Extrait des recommandations de l’ITBTP de mars 1979 ................................. 34 Liste des tableaux Tableau 1 : Liste des études antérieures sur la commune de Latresne ............................ 10 Tableau 2 : Niveaux d’eau (nappe Oligocène) .................................................................. 13 Tableau 3 : Caractéristiques mécaniques et physiques de la roche ................................. 13 Tableau 4 : Géométrie des carrières souterraines déduite des plans et études

antérieures ..................................................................................................... 16 Tableau 5 : Stabilité des piliers.......................................................................................... 26 Liste des annexes Annexe 1 : Plan de zonage des mouvements de terrains prévisibles (document CG33) Annexe 2 : Carte d’iso-épaisseur des terrains de recouvrement des carrières

souterraines Annexe 3 : Tableau récapitulatif des résultats des essais en laboratoire Annexe 4 : Nouveau zonage proposé par ANTEA



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1. Contexte de l’opération

Le sous-sol de la commune de Latresne (33) renferme de nombreuses carrières souterraines d’exploitation des calcaires, aujourd’hui abandonnées.

Figure 1 : Plan de situation de la commune de Latresne

Sur la base des données disponibles, historiques ou résultant de relevés ou d’inspections réalisés dans le cadre de la réalisation du volet « aléa » du projet de plan de prévention des risques ou par le Bureau des Carrières du Conseil Général de la Gironde, ce dernier a réalisé une carte de synthèse des limites probables d’extension des carrières sur la commune et des périmètres de mouvements de terrains prévisibles susceptibles de se produire (cf. annexe A et figure 2).

En fonction du contexte (notamment de la présence de falaise, de la profondeur des niveaux de carrière connus) et des mouvements prévisibles en surface, cette cartographie conduit à proposer le zonage suivant :

Zone Amplitude prévisible des

Mouvements potentiels en surface

« rouge » Forte : 10 m et plus

« rose » Grande : 1 à 10 m

« jaune » Moyenne : 0,1 à 1 m

« blanche » Faible à négligeable : 0 à 0,1 m



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Figure 2 : Plan de zonage des mouvements de terrains prévisibles (document CG33)

Bien que les mouvements prévisibles soient à priori faibles à négligeables au droit des « zones blanches », les services de l’Etat consultés dans le cadre de l’instruction des demandes de permis de construire estiment ne pas être en mesure de donner un avis favorable sans disposer d’un avis d’expert argumenté.

L’emprise des zones blanches représentant de l’ordre de 75% du territoire concerné et faisant l’objet ou étant susceptible de faire l’objet de projets de construction, la Mairie de Latresne a missionné Antea Group pour une étude d’ensemble de cette emprise (« zone blanche ») en appui à l’élaboration du PLU, qui est en cours.



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2. Moyen mis en œuvre

Le programme se décompose ainsi :

Etude bibliographique approfondie portant sur : - un examen et une synthèse de l’ensemble des données disponibles sur les

carrières souterraines connues sur le périmètre de l’étude (dimension, extension, profondeur, stabilité, altimétrie…),

- la géologie locale et les horizons exploités, - une recherche de données sur les mouvements de terrains constatés

résultant d’effondrements de carrières souterraines, sur le secteur concerné ainsi qu’au niveau du département, voire à d’autres secteurs géographiques similaires en terme de matériaux et de mode d’exploitation.

Inspection géologique et géotechnique d’un échantillon représentatif des carrières du secteur étudié par une équipe de deux ingénieurs géotechniciens spécialistes des carrières souterraines, en vue d’une évaluation de l’état des lieux vis-à-vis du mode d’exploitation, des formations géologiques concernées et du comportement des cavités.

Cette inspection sera faite par une série de cheminements, à partir des entrées des carrières présentant une extension importante sous l’emprise du secteur d’étude et dont l’accessibilité est connue ; elle ne consistera pas en une inspection exhaustive des carrières, mais se limitera à des cheminements correspondant à des profils représentatifs.

Evaluation des mouvements prévisibles en surface en fonction du contexte rencontré (dimension des cavités, taux de défruitement, profondeur, épaisseurs de recouvrements rocheux et de terrains meubles…) sur la base de méthodes de calcul reconnues et de retours d’expériences identifiés dans la phase bibliographique de l’étude.

Elaboration du rapport d’étude qui présente : - une synthèse des résultats de l’étude bibliographique et des inspections,

ainsi que les résultats argumentés des évaluations de mouvements potentiels,

- l’incidence des mouvements potentiels sur les constructions et les recommandations constructives adaptées.



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3. Contexte général de la zone d’étude

3.1. Contexte géographique et zone d’étude

Les carrières souterraines de la commune de LATRESNE (33) constituent d’anciennes exploitations de pierre de taille analogues à celles qui ont été menées jusqu’au début du XX siècle dans le calcaire stampien du Plateau de l’Entre-deux-Mers. La zone d’étude concerne l’emprise des carrières souterraines située en partie Nord de la Commune, au Nord du ruisseau la Pimpine. Le secteur de carrières situé au droit du château de Latresne, n’est pas intégré à la zone d’étude Le périmètre mouvement de terrain prévisible, établi par le Conseil Général de la Gironde, intègre quatre emprises, qui se décomposent ainsi (hors secteur Citon) :

Zonage Mouvements prévisibles

(selon CG33)

Surface de la zone (m2)

Pourcentage / surface totale

(%)

Rouge Forte amplitude

(10 mètres et plus) 305 900

(5 secteurs) 23.7

Rose Grande amplitude

(1 à 10 mètres) 175 500

(2 secteurs) 13.6

Jaune Moyenne amplitude

(0.1 à 1 mètre) 54 700

(5 secteurs) 4.2

Blanc Amplitude faible à

négligeable (0 à 0.1 mètre)

754 400 (1 secteur)

58.5

Total 1 290 100 m2

# 130 ha 100 %

La zone d’étude (zone blanche) représente une surface de l’ordre de 75 ha, représentant près de 60% du zonage établi par le Conseil Général de la Gironde. Les carrières souterraines, au droit de la zone d’étude, se développent sous un plateau dont la cote altimétrique est très variable (25 à 70 mNGF).



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3.2. Contexte géologique et hydrogéologique

3.2.1. Contexte géologique

Le contexte géologique local est caractérisé par la présence d’une formation continentale (sables argileux à graviers de l’Entre-Deux-Mers d’âge Pléistocène inférieur moyen). Cette couche présente une épaisseur très variable selon le modelé topographique du substratum calcaire caractérisé par une intense karstification. Son épaisseur varie d'environ 2 à 10 mètres, exception faite des talwegs, qui peuvent être remplis d'argile à graviers sur plus de vingt mètres d’épaisseur.

Ces alluvions recouvrent le plateau calcaire (calcaire à Astéries du Stampien), à la base duquel, aux environs de l’altitude + 5 à + 6 m NGF, se trouvent les formations marneuses et argileuses attribuées au Sannoisien. Les terrains de basse altitude situés au pied des falaises sont recouverts par les alluvions de la Garonne : sables et graviers, argiles et vases récentes.

Aux abords immédiats de Latresne, le plateau calcaire du Stampien a été autrefois exploité en carrières souterraines de façon intensive pour l’extraction de la pierre de taille. Le matériau exploité est caractérisé par des bancs de calcaires tendres plus ou moins grossiers, détritiques et coquillers, servant notamment à la construction.

Localement, cet horizon exploité présente des intercalations argileuses et est souvent affecté d’une fissuration et d’une karstification plus ou moins importante. La puissance totale de la formation est de 50 mètres environ.

Figure 3 : Extrait de la carte géologique de la France (et légende)



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3.2.2. Contexte hydrogéologique

Du point de vue hydrogéologique, les formations de surface sont le siège d'une nappe superficielle perchée peu productive, fortement influencée par la topographie, qui donne naissance à des sources.

Les calcaires à Astéries (Stampien) sont également le siège d’un réservoir aquifère dont les marnes et argiles du Sannoisien constituent le mur. L’eau circule dans des circuits karstiques d’inégale importance et de répartition aléatoire, ce qui entraîne des perméabilités très variables. La nappe est de type libre ou parfois semi captif sous les argiles à graviers.



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4. Synthèse de l’étude bibliographique et des inspections

4.1. Collecte des données disponibles

L’ensemble des données collectées dans le cadre de l’établissement du présent rapport sont indiquées dans le tableau récapitulatif donné ci-après :

Année Lieu-dit Type (plan/rapport) et Organisme

Titre du document

1868, 1873

La Seleyre, Gassies, Pitrot, Maison Neuve

Plan des Mines Plan des carrières souterraines, avec ou sans profil en long.

1971 Propriété A.I.A.

Rapport BRGM Etude de la stabilité des carrières souterraines situées sous la propriété de l’A.I.A. à LATRESNE (33)

1990 Propriété A.I.A.

Rapport BRGM Diagnostic de stabilité des zones de carrières souterraines situées sous la propriété de l’A.I.A. à LATRESNE (33)

1993 BRUN Rapport BRGM Reconnaissance et avis géotechnique sur la stabilité des carrières souterraines situées sous deux parcelles destinées à la construction

1993 Cardayre Rapport BRGM 0587 BOR 4S 93

Avis de stabilité des galeries souterraines sous la propriété de M. NAIM-NAIF

1997 Jean Got Chibaou

Rapport ANTEA A10847

Avant-Projet Détaillé des travaux de confortement du chemin Communal au lieu-dit Jean Got Chibaou

2002 Cardayre Rapport ANTEA A28577A

Diagnostic de stabilité des carrières souterraines situées sous la propriété de M. et Mme Durruty

2003 Commune de Latresne

Rapport INERIS PPRN Mouvements de terrain – Compte rendu de la phase informative

2007 BERI Rapport ANTEA A47044B

Diagnostic et Avant projet détaillé des travaux de confortement d’une carrière à LATRESNE (33), sise sous les parcelles n° 80, 81, 82 de Monsieur LACOMBE

2008 Collège Camille Claudel

Rapport ANTEA A57157

Avant Projet des travaux de confortement d’une carrière souterraine sise au collège Camille CLAUDEL à LATRESNE (33)

Tableau 1 : Liste des études antérieures sur la commune de Latresne



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4.2. Synthèse de la géologie locale et des horizons exploités

4.2.1. Historique des exploitations

Entre le 18ème et le début du 20ème siècle, le développement de la région bordelaise à entrainé une consommation de plus en plus importante de matériaux de construction. Compte tenu de l’importance de la découverte au droit des carrières à ciel ouvert et de l’altération des matériaux de surface, l’exploitation s’est faite en souterrain à partir des pieds de falaise ou de coteaux. La matériau calcaire exploité est souvent constitué par un calcaire tendre, facile à travailler, homogène, mais de caractéristiques mécaniques faibles.

4.2.2. Lithologie

Le calcaire qui a été exploité appartient à la série Oligocène, étage Stampien dit "Calcaire à Astéries". Il s'agit d'un calcaire de couleur blanche à jaune ocre. Cette formation lithologique se présente sous la forme de bancs plus ou moins grossiers et coquilliers renfermant localement des intercalations argileuses et des zones karstiques. Des phases de sédimentation successives sont séparées par des interlits sub-horizontaux remplis d'argile. Ces calcaires ont autrefois été exploités en carrières souterraines pour l'extraction de pierre de taille et moellons. Au droit de l'étude, les entrées des carrières sont situées à la base de la falaise à la cote + 12 à + 14 NGF. Ces calcaires reposent sur une formation marneuse du Sannoisien (argiles vertes à blanches à nodules de calcaire). Ces calcaires sont recouverts par une formation alluvionnaire continentale (argiles à argiles sableuses à graviers de l'Entre-Deux-Mers) d'épaisseur variable de l’ordre de 2 à 20 mètres, selon le modelé topographique du substratum calcaire caractérisé par une karstification. Ces alluvions anciennes sablo-graveleuses ont un caractère argileux assez marqué. Nota : l’inspection des puits réalisée par le CG33 (BCS) a mis en évidence des puits busés sur des hauteurs très variables, comprises ente 4 et 23m ; ce qui confirme la grande variation des épaisseurs de recouvrement.



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Figure 4 : Exemple d’une coupe schématique des terrains d’assise de l’A.I.A. à Latresne

4.2.3. Hydrogéologie

Nappe des calcaires de l’Oligocène

D'un point de vue hydrogéologique, la formation calcaire de l'Oligocène est le réservoir d'une nappe d'eau souterraine dont l'écoulement se fait vers la Gironde. Cette nappe phréatique présente des caractéristiques variables liées à leur degré de fissuration et de karstification. Les carrières sont situées localement au droit de la zone de battement de la nappe phréatique. En mai 2011, les niveaux d’eau observés sont très bas (période d’étiage liée au déficit pluviométrique actuel), mais on peut observer sur les fronts de taille, un battement de nappe sur une hauteur de l’ordre de 1m environ. Au droit de l'étude, quelques niveaux d’eau ont pu être observés localement (nappe phréatique des calcaires de l’Oligocène) :



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Lieu-dit Lieu observation

Niveau approx. nappe (mNGF)

Date levé Cote approx. du sol galerie

(mNGF)

Observation

Cardayre Carrière 15 (estimé) 1993 15 -

Gassies Puits (TN : 53 NGF)

10.8 (estimé) ? 11.8 (estimé) Puits busé sur 20.5m

His Puits (TN :62 NGF)

13.1 (estimé) ? 21.6 (estimé) Puits busé sur 23.4m

Route de Bordeaux

Puits

5.3 Mai 2011 11.8 Puits

Maison seule

Carrière 15.5 Mai 2011 16.25 -

Tableau 2 : Niveaux d’eau (nappe Oligocène)

Nota : Il n’y a pas eu d’exploitation sous le niveau de la nappe phréatique. Aussi, lorsque le battement de la nappe est visible au sol de la carrière, il n’existe pas de niveau de carrière sous-jacente.

Nappe alluviale

Par ailleurs, il existe une nappe perchée au droit de la zone d’étude se développant au sein des formations argilo-sableuses à graveleuses de surface (alluvions anciennes). De nombreux puits d’eau sur le plateau (notamment secteur Hautefaye, La Croix) confirment la présence de cette nappe, dont le niveau d’eau par rapport au terrain naturel a été relevé en mai 2011 vers 5 m de profondeur.

4.2.4. Caractérisation géotechnique

Une synthèse des données relatives aux essais en laboratoire sur échantillons de blocs calcaires a été réalisée. Elle est basée sur les résultats d’études antérieures, menées notamment dans le cadre de l’étude de stabilité de l’A.I.A., vis-à-vis des paramètres suivants :

essais d’identification et de caractérisation du matériau calcaire (densité, teneur en eau, porosité, vitesse sonique) ;

caractéristiques mécaniques (Rc, Rt).

Le tableau récapitulatif des résultats des essais en laboratoire réalisés est joint ci-après et est également rappelé en annexe 3.

Nb valeurs Teneur en eau

moyenne (%)

Porosité (%)

d

(kN/m3)

Résistance à la compression Rc

(MPa)

Résistance à la traction Rt (MPa)

36 12 30 à 40 15.5 à 19.0

1.0 à 4.9 moy. : 2.7

0.7 (2 valeurs)

Tableau 3 : Caractéristiques mécaniques et physiques de la roche



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Ces essais mettent en évidence les éléments suivants :

Un poids volumique apparent sec moyen de l’ordre de 17.5 kN/m3 et une teneur en eau moyenne de 12 % ;

Une roche calcaire de porosité élevée, mais caractéristique des calcaires de la région ;

Les valeurs de Rc sont très dispersées, et varient de 1 à 4.9 MPa ;

La résistance à la traction est peu représentative (2 valeurs).

Pour les calculs de stabilité, les valeurs retenues sont les valeurs moyennes mesurées à savoir :

- Rc = 2.5 MPa

- Rt = 0.5 MPa (en considérant un rapport Rc/Rt = 5)

4.3. Synthèse de la géométrie des carrières souterraines

Au droit de la zone d’étude, les carrières souterraines sont accessibles depuis :

- Soit des entrées situées en pied de falaise (bouches de cavage), notamment le long de la route départementale RD10,

- Soit des puits d’extraction et/ou d’aération. Elles ont été exploitées selon la méthode traditionnelle des "chambres et piliers". Les principales caractéristiques géométriques des carrières se développant sur la commune de Latresne (secteur Nord du ruisseau Pimpine) sont les suivantes :

le cerveau (terrain de couverture) est très variable, avec des épaisseurs comprises entre 5 et 50 m ;

la hauteur moyenne des galeries est de l'ordre de 1.7 m. Mais, la hauteur de vide actuel moyenne, entre le sol et le toit de la carrière, varie de 1.3 m à près de 4.3 m, selon que le vide ait été remblayé ou non.

Localement dans le secteur de Gassies, les plans des mines mettent en évidence une hauteur d’exploitation de près de 5.8 m (4.25 m de hauteur de vide et 1.6 m de remblais au sol).



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Position de l’axe du profil en travers

Figure 5 : Extrait d’un profil en travers au droit du secteur Gassies (ancien plan des Mines, 1880 ?)

les galeries se développent sur 1 à 2 niveaux de carrières souterraines.

Nota : localement, un troisième niveau a été identifié, mais celui-ci est a priori peu développé (cf. Puits Pitrot).

la section moyenne des piliers est comprise entre 12 et 20 m2 environ (moyenne de l’ordre de 14 m2) ;

la largeur des galeries est comprise entre 2.0 à 3.5 m, avec une portée maximale entre deux appuis au niveau des carrefours de l’ordre de 5.0 m ;

le taux de défruitement moyen (rapport de la surface des vides à la surface totale) est de l'ordre de 70 % (entre 60 et 80%).

Une synthèse des caractéristiques géométriques des carrières, déduite des plans des Mines, des rapports d’archives et des explorations du Bureau des Carrières Souterraines du CG33 est donnée dans le tableau ci-après :



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Référence carrière /

lieu-dit

Cote du sol

carrière (mNGF)

Cote du toit de

la carrière (mNGF)

H vide moy. (m)

Nb niveaux connu

Cote TN

(mNGF)

Ep. Recouv.

(m)

Largeur galerie

(m)

Taux défruit.

(%)

Cardayre # 15 1.2 à 1.7

1 24 à 28 9 à 13 2.5 à 3 85 %

Beri (Lacombe)

8.9 à 11.7

10.5 à 13.65

1.5 à 2.5

1 à 2 36 à 42 25 à 29 2 à 3 70 %

Jean Got 12 à 14 NC NC NC NC 38 à 42 NC 50 %

Gassies 10.3 à 12

13.1 à 16.7

2 à 5.5 1 à 2 53 à 55 39à 40 NC 70 %

Bernatou (Laly)

9.5 à 10.5

11 à 12.5

1.4 à 2.0

1 35 à 51 - 2.5 à 3 70 %

Brun - - - - - - - -

Accès route de Bordeaux

10.25 à 12.6

12.5 à 14.5

2 (par niveau)

1 à 2 25 à 60 10 à 45 2.5 à 3.5

-

La Maison Seule

14.5 à 16.5

16.5 à 18.5 à

33 (niveau

sup)

1.6 à 2 par

niveau

1 à 2 65 à 70 35 à 55 2.5 à 3.5

-

Hautefaye La Croix

10.25 à 12.6

12.5 à 14.5

1.6 à 2 (par

niveau) à 4

1 à 2 25 à 60 10 à 45 2.5 à 3.5

77 %

Les Plantes de

Grave

12.5 à 15.5

14.5 à 17.5

2 1 50 à 65 30 à 45 2.5 à 3.5

75 %

Pitrot 11.2 à 15

16 à 19.5 à 32.2

(niveau sup.)

1.2 à 2 (par

niveau)

1 à 3 15 à 35 50 à 55 2.5 à 3.5

-

Salvy 15.0 à 16.8

17.5 à 18.8

1.4 à 2.4

- 30 à 45 50 à 65 - -

Dehoum 10 à 12.5

12 à 14.5

2 1 à 2 30 à 50 20 à 35 2.5 à 3.5

-

-. Données non disponibles.

Tableau 4 : Géométrie des carrières souterraines déduite des plans et études antérieures



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4.4. Profondeur d’exploitation

Sur la base des données ci-avant (chapitre 4.2), une carte d’iso-épaisseur des terrains de recouvrement des carrières souterraines a été dressée (cf. annexe B).

Compte tenu du peu de données topographiques sur l’ensemble de la zone d’étude (zone blanche), cette carte qui a été établie sur des interprétations et extrapolations destinées à faciliter la compréhension du document est donnée à titre indicatif. Elle est susceptible d’évoluer à la suite de nouvelles données entre les points connus.

Cette carte met en évidence, au droit de la zone blanche, les points ci-après :

- Epaisseurs de recouvrement comprises entre 25 et 55 m,

- Epaisseur de recouvrement maximale en partie centrale de la zone (lieu-dit « Brun », « Maison Seule », « La Croix ») : 50 à 55 m,

- Les secteurs avec les épaisseurs de recouvrement minimales (25 à 35 m) sont situés en bord de talweg ou à mi-versant, au droit des lieux-dits ci-après :

Entre « Vidort » et « Bert » (secteur A),

« Gassies » (secteur B),

Au sud de « Gassies » (secteur C),

Au sud de « Basque Nord » (secteur E),

Entre Boulaygne et Les Plantes de Grave (secteur G).

4.5. Mouvements constatés et typologie des désordres

Une recherche de données sur les mouvements de terrains constatés résultant d’effondrements de carrières souterraines, sur le secteur concerné ainsi qu’au niveau du département, voire à d’autres secteurs géographiques similaires en terme de matériaux et de mode d’exploitation a été effectuée.

4.5.1. Approche générale historique

Les mécanismes de rupture d’une carrière souterraine peuvent se produire :

Lors de la phase de creusement (phénomène dynamique instantanée), liée à la nouvelle répartition des contraintes sur les piliers,

Après creusement, lié à l’évolution de la carrière sous une charge constante dans le temps : phénomène de fluage différé.

Compte tenu de l’arrêt des exploitations au début du 20ème siècle, les phénomènes observés actuellement sont à mettre en relation avec la déformation différée du massif calcaire, associée à des phénomènes naturels tels que :

Degré de fissuration du massif,

Circulations d’eau au droit des fissures géologique ou mécaniques,

Présence de réseau ou fissure karstique,

Battement de la nappe phréatique,

Présence de niveaux marneux ou argileux.



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Des effondrements généralisés de carrière se sont déjà produits dans la région de l’Entre-deux-Mers. Parmi les plus importants on peut citer ceux survenus au hameau de Citon (commune de Cénac).D’après les données d'archives du B.R.G.M., les événements suivants se sont produits au droit de ce lieu-dit de Citon :

- 1903 : effondrements de galeries au sud-est du hameau avec un affaissement en surface de 1.3 m,

- 1960 : éboulements de galeries situées au nord de Citon, avec l’apparition de fissures au jour,

- 1969 : obstruction d’un canal d’exhaure entrainant la remontée du niveau de la nappe jusqu’au niveau supérieur,

- 1970 : L’apparition de fissures importantes affectant certaines constructions a entrainé l’évacuation de la population du hameau en 1970. Des fissures lézardaient quelques habitations et des fissures ouvertes avaient été observées dans le sol à cette époque. Sur la partie Est, une cuvette d’une centaine de mètres de diamètre s’est formée progressivement au cours du temps. L’affaissement de la zone s’est développé de part et d’autre de deux cassures de plusieurs dizaines de mètres de longueur, de 15 à 20 cm de largeur, avec un rejet vertical de l’ordre de 15 cm.

Selon INERIS, « le lieu-dit « Citon » semble sujet à un phénomène d’instabilité généralisé. Effectivement, les structures sont dégradées en carrière, les piliers sont ruinés et le toit affaissé, mais rien n’indique un effondrement brutal mais plutôt un écrasement progressif du squelette de la carrière par les terrains de recouvrement. »

- Par ailleurs, d’après les archives et les études faites par le BRGM, la zone effondrée de 1858, au sud de Latresne, s’est traduite par la ruine complète des piliers sur une superficie de l’ordre de 1,5 à 2 ha. Cet effondrement aurait occasionné à l’époque un affaissement de plus de 100 m d’extension, accompagné d’un tassement du sol d’environ 30 cm et de l’apparition de fractures de 20 à 30 cm de largeur en surface.

Tout récemment (février 2011), un effondrement généralisé s’est produit à Saint-Germain du Puch avec des épaisseurs de recouvrement comprises entre 20 et 30 m. Celui-ci a fait l’objet d’un procès verbal de visite par le Bureau des Carrières Souterraines du Conseil Général de la Gironde (cf. PV n°11/02) et d’une expertise par le BRGM (cf. rapport RP-59709 – document non public). Il s’agit d’un effondrement généralisé de la carrière souterraine, qui s’est développé sur un périmètre de forme ovoïde de 100 et 50 m de diamètre, avec un affaissement en zone centrale de l’ordre de 2 m. Cet effondrement a été brutal et sans signe précurseur (la carrière inspectée par le BCS était en bon état général apparent en mars 2008).



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4.5.2. Modes de rupture

La ruine d’une carrière peut se présenter sous deux formes :

Un effondrement localisé de la dalle du toit entre deux appuis,

Un effondrement total par écrasement des piliers, chargés au-delà de leur résistance.

4.5.2.1. Effondrement local de la dalle du toit

Cet effondrement est caractérisé par des chutes de bancs calcaires, d’épaisseur variable, entre deux piliers. Ce phénomène peut être attribué à :

Des variations lithologiques des couches situées au toit de la carrière. Ainsi, si le massif calcaire présente une alternance de bancs durs et tendres, avec des niveaux argileux ou marneux, on peut assister à des décollements du premier banc du toit suivi d’un affaissement.

Une fissuration de la dalle au toit, qui dépend du contexte géologique et de la charge appliquée sur le toit et les piliers. o Les fissures mécaniques entre piliers (dans l’axe des galeries) traduisent un

phénomène de flexion de la dalle. Ces fissures, formant un angle de 120°, sont à l’origine d’effondrement en voute en forme de chapeau de gendarme. Elles peuvent également s’interconnecter et rejouer avec des fractures naturelles préexistantes.

o Les fissures verticales autour des piliers peuvent provoquer la chute partielle de bancs calcaires entre ces appuis.

Selon le rapport INERIS DRS-03-26415/R02 de mai 2003, « Lorsque le massif calcaire est homogène, l’épaisseur de la tranche affectée par un décollement est souvent inférieure à un mètre d’épaisseur. En revanche, lorsque le massif calcaire n’est pas homogène sur sa hauteur (présence de niveaux argileux ou marneux, et de poches karstiques), des décollements peuvent avoir lieu au niveau de contacts séparant des roches de compétence différente. Des montées de voûtes sont alors observables au droit de poches karstiques. Ces chutes de toit peuvent se propager vers la surface et, si le recouvrement est peu important et altéré, la cloche de fontis occasionnée par des chutes de toit successives pourrait, au pire, remonter jusqu’en surface. »

4.5.2.2. Effondrement total par écrasement des piliers

Ce type d’effondrement correspond à la phase finale de la ruine de la carrière, et peut se répercuter au jour par des affaissements du sol, dont l’importance dépend des caractéristiques de l’exploitation et des terrains.



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Il est lié à l’écrasement total des piliers, sous l’effet de phénomènes de fluage du matériau sous l’effet de la charge qui leur est appliquée. Selon le rapport INERIS DRS-03-26415/R02 de mai 2003, « les premiers indices de dégradation d’un pilier se caractérisent par l’apparition de fissures peu pénétrantes et limitées aux angles des piliers. Par la suite, les fissures s’ouvrent pour former des écailles en chaque coin du pilier et tombent. Après cette étape, les parements se décollent progressivement. Les conditions de rupture se produisent lorsque les contraintes imposées par le poids des terrains de recouvrement sont supérieures à la résistance du massif concerné. Les piliers ruinés ont une forme caractéristique en « diabolo », impliquant un amincissement de la section et des fissures traversant le coeur qui défavorisent à terme sa tenue. Ce stade ultime de rupture entraîne un report des charges vers les piliers voisins et peut, en cas d’effondrement ponctuel, laisser apparaître des portées de grande dimension. »

4.5.3. Influence de la fracturation sur la stabilité de la carrière

Les instabilités qui peuvent survenir dans une carrière peuvent avoir diverses origines, dont notamment :

rupture de la roche par excès de contrainte sur la matrice rocheuse, c'est-à-dire création de fissures mécaniques. Ces ruptures peuvent se produire dans les piliers mais aussi au toit de la galerie,

rupture le long de fissures naturelles existantes qui sont des zones de fragilités. La fracturation présente dans une carrière souterraine réduit la section efficace des piliers ainsi que leur capacité portante, et fragilise le toit qui peut s’effondrer lorsque, en cas de portée trop importante, celui-ci fléchit, travaille en traction et se fissure.

4.5.3.1. Fissuration du toit

Le toit immédiat de la carrière souterraine peut être considéré comme un banc reposant sur les piliers et soumis au poids des terrains sus-jacents (couverture).

Sous l’effet de ce chargement, le banc du toit peut fléchir. Une zone de traction apparaît alors au milieu de la galerie ; si la résistance en traction de la roche est atteinte, il peut apparaître une fissure qui se propagera vers le haut mais qui se stabilisera en venant buter sur la zone de compression. La stabilité du toit est donc liée avant tout aux caractéristiques du premier banc : son épaisseur et sa résistance.

4.5.3.2. Fissuration des piliers

Les contraintes régnant au sein des piliers sont très variables. En effet :

au centre des piliers, la contrainte verticale est inférieure à la contrainte moyenne et la contrainte horizontale est non nulle. Il en résulte que le centre du pilier est soumis à un régime triaxial de contrainte, ce qui augmente la résistance de la partie centrale du pilier



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par contre, sur les parements des piliers, on observe une concentration de la contrainte verticale qui est supérieure à la contrainte moyenne. L’intensité de cette concentration dépend surtout des caractéristiques de la roche en place.

C’est pourquoi les fissures mécaniques apparaissent régulièrement au voisinage des parements des piliers et découpent des blocs en forment de coin. Ce type de fissure représente le cas le plus défavorable. Plus un pilier est élancé et plus la probabilité de trouver des fissures nocives est importante.

4.5.4. Inspection géologique de mai 2011

Une inspection d’une zone de carrières a été réalisée le 23 mai 2011, en présence du Conseil Général de la Gironde (BCS) et de la mairie. Cette inspection a été menée au droit de l’une des entrées encore pénétrable, depuis une bouche de cavage rue de Bordeaux, permettant d’accéder dans la zone d’extension maximale de la carrière, sous le plateau calcaire. Les observations principales suivantes ont été faites : Géométrie de l’exploitation :

Alternance de zones de carrière exploitée par chambres et piliers de façon intensive et de zones de carrière avec galeries filantes et redans latéraux. Etat de stabilité :

On observe des passages nets entre des zones de carrières souterraines peu dégradées et des zones très dégradée présentant une fracturation intense. Les galeries filantes avec redans latéraux et de faible hauteur (1.5 à 2 m) sont dans un bon état général, alors que les zones exploitées de façon plus intensive et géométrique présentent un état de fissuration avancé. De nombreuses galeries sont en cours d’effondrement, la rupture des piliers est amorcée. En de très nombreux endroits, compte tenu de la forte épaisseur de recouvrement, le matériau calcaire est chargé à la limite de rupture et comme les piliers sont déjà plus ou moins fissurés pour la plupart, cette situation risque de conduire à terme (à plus ou moins brève échéance) à la ruine totale ou partielle de ces zones de carrière. Par contre, au droit de la zone blanche, aucune rupture brutale (ou effondrement) n’a été observée en surface et n’a été recensée. La typologie des mouvements semblent être liée à un écrasement progressif de la carrière sous le poids des terrains de recouvrement. Les types de désordres rencontrés lors de l’inspection dans la zone d’étude sont les

suivants :



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Une fissuration géologique ancienne, d’origine tectonique, existant avant l’ouverture de la carrière. Ces fissures n’affectent pas directement la stabilité de la carrière et servent de joint de dilatation au massif calcaire. Elles peuvent être dangereuses lorsque leur faisceau est dense et qu’elles se recoupent, soit entre elles, soit avec des fissures mécaniques.

Des poches karstiques, souvent remplies d’argile de décalcification. Ces karsts se sont formés par dissolution du calcaire au contact des eaux météoriques circulant dans les fissures ; ils fragilisent le toit et/ou les piliers.

Figure 6 : Exemple de poche karstique en limite toit/pilier

Une fissuration mécanique du toit qui résulte de l’ouverture de la carrière et de la redistribution des contraintes dans le massif rocheux. Ces fissures peuvent apparaître lors du creusement des carrières souterraines, ultérieurement suite à la fatigue du matériau et/ou sous l’influence de sollicitations dynamiques et statiques.

Ces fissures évoluant constamment dans le temps, les caractéristiques du matériau et en particulier le fluage du matériau font que la résistance à la compression du calcaire diminue avec le temps.

Dans la zone inspectée, de nombreuses fissures mécaniques ouvertes ont été recensées. Elles se situent essentiellement en milieu de portée au toit de la carrière.



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Figure 7 : Fissure mécanique ouverte affectant le toit de la carrière

Une fissuration des piliers qui résulte de la redistribution des contraintes dans le massif rocheux et du fluage du matériau dans le temps.

Les piliers sont globalement en mauvais état : ils sont très fracturés et fissurés à cœur (sur une profondeur de l’ordre de 0.5 m), de fait ils possèdent une capacité portante bien inférieure à celle qu’ils possédaient initialement.

Figure 8 : Fissuration d’un pilier « en diabolo »

Par ailleurs, plus les piliers sont élancés, plus leur état de fracturation est avancé. Localement deux niveaux d’exploitation ont été reconnus, ou exploitation sur toute hauteur.



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Figure 9 : Zone exploitée sur une grande hauteur (# 4m) ou sur 2 niveaux (secteur Hautefaye)

Des décollements superficiels ou clapes. Ces phénomènes affectent le toit de la carrière, et se caractérisent par l’effondrement partiel de bancs calcaires centimétriques ou décimétriques. Ces bancs calcaires se détachent du toit au droit de discontinuités horizontales dans la stratification de la masse rocheuse.



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5. Analyse de la stabilité

La carrière souterraine est composée d’une dalle calcaire recouverte par la terre (cerveau et toit de la carrière) qui repose sur des appuis (piliers). Les effondrements peuvent se produire d’une part par l’écrasement des piliers restés en place, d’autre part par la rupture du toit entre les piliers.

5.1. Stabilité des piliers

5.1.1. Méthodologie de calcul

L’analyse de stabilité globale est fondée sur la théorie de l’aire tributaire, bien adaptée aux carrières souterraines exploitées par la méthode des chambres et piliers situés à faible profondeur.

Si vo est la contrainte verticale initiale due à la masse des terrains à l’aplomb des

carrières, et si est le taux de défruitement, les piliers encaissent une contrainte

verticale vi égale à :

1

.

10 Cv

vi

C = hauteur de recouvrement variable (10 à 60m)

= poids volumique de la couverture (estimé à 20 kN/m3)

= taux de défruitement (rapport de la surface des vides sur la surface totale) : estimé entre 50 à 85%

Nota : Ce modèle néglige la présence de bords fermes ou de « stots » non exploités puisqu’il suppose que l’exploitation est infinie ; il ne prend donc pas en compte les reports de

charges de ces derniers. La contrainte vi calculée à proximité des bords fermes sera donc surestimée par rapport à celle réellement supportée. Les calculs ne tiennent pas compte également de la réduction des contraintes liées au poids des infrastructures, avec la profondeur.

Le coefficient de sécurité F sera pris égal au rapport R/S avec R charge admissible du matériau (valeur de la résistance à la compression simple du matériau) et S charge

statique appliquée (contrainte supportée par les piliers vi). La notion de stabilité à long terme est introduite sous la forme d’un coefficient minorateur sur les valeurs de Rc. Des essais de fluage réalisés sur des échantillons



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provenant d’autres carrières de la région ont montré que la résistance ultime du matériau se situe à environ 60 % de la valeur Rc mesurée en laboratoire(1).

5.1.2. Résultats des calculs de stabilité des piliers

Les calculs de stabilité globale ont été menés en considérant différentes épaisseurs de recouvrement (10 à 60 m). Pour un taux de défruitement de 70%, on obtient les coefficients de sécurité suivants :

Hauteur de recouvrement C (m)

F (court terme)

F ult (long terme)

10 3.7 2.2

20 1.9 1.1

30 1.3 0.75

40 0.9 0.6

50 0.75 0.45

60 0.6 0.4

Tableau 5 : Stabilité des piliers

Pour les hypothèses prises en compte, les calculs théoriques réalisés mettent en évidence des :

coefficients de sécurité faibles à court terme, pour des épaisseurs de recouvrement supérieures à 35 m (F < 1).

coefficients de sécurité faibles à long terme, pour des épaisseurs de recouvrement supérieures à 20 m (F < 1), ce qui est le cas pour l’essentiel des galeries se développant sous le plateau de Latresne.

Ces coefficients sont insuffisants que ce soit à court ou à long terme, et corroborent l’état de dégradation avancé des carrières souterraines.

Afin de préciser l’état de stabilité générale des piliers, une étude de sensibilité a été menée (cf. Figure 10) sur le coefficient de stabilité des piliers à long terme (F ultime), fonction de :

o épaisseur de recouvrement,

o taux de défruitement.

(1)

Guide technique, "Evaluation des aléas liés aux cavités souterraines", LCPC, juin 2002.



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Figure 10 : Abaque du coefficient de sécurité Fult en fonction du recouvrement et du taux de défruitement



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Cet abaque met en évidence :

- un coefficient de sécurité à long terme inférieur à 1.5 (valeur minimale généralement admise) pour des épaisseurs de recouvrement supérieures à 25 m, quel que soit le taux de défruitement (de 50 à 85%) ;

- pour des taux de défruitement élevé (de 80 à 85%), le coefficient de sécurité est inférieur à 1.5 quelle que soit l’épaisseur de recouvrement ;

- le coefficient de sécurité à long terme est inférieur à 1 (instabilité théorique de la carrière) quelle que soit le taux de défruitement (de 50 à 85%) pour une épaisseur de recouvrement supérieure à 38 m.

Ces valeurs théoriques sont en cohérence avec les observations effectuées sur le terrain. En effet, l’ensemble des piliers présentent un état de fracturation avancé, dès que l’exploitation a été menée de façon géométrique et intensive (exploitation par chambres et piliers).

5.1.3. Incidence de l’élancement des piliers sur la stabilité

La prise en compte de l’élancement des piliers sur la stabilité des piliers est basée sur l'analyse expérimentale de SALOMON et MUNRO(1) qui proposent un coefficient pondérateur de la résistance à la compression simple en fonction de l'élancement du pilier selon l'équation :

Cp = (b/h)0,6V-0,1

Avec Cp : coefficient pondérateur b : largeur moyenne du pilier (section carrée) h : hauteur du pilier V : volume du pilier Les résultats des calculs sont donnés dans le tableau ci-après pour différentes configurations géométriques envisagées pour les piliers. Ils précisent la valeur du coefficient minorateur Cp à appliquer sur le coefficient de stabilité calculé au paragraphe 5.1.2.

(1) Extrait de "Underground excavations in rock" E. Hoek et Brown - The Institute of Mining and Metallurgy - London 1980



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Dimension piliers

(m)

Hauteur pilier (m)

Cp

3.5 x 3.5

2 1.02

3 0.77

4 0.63

5 0.54

4 x 4

2 1.07

3 0.81

4 0.66

5 0.56

Pour les configurations géométriques étudiées, on observe que dès que la hauteur des piliers est supérieure ou égale à 2 m, un coefficient réducteur (Cp) sur la stabilité des piliers s’applique. L’élancement des piliers induit une réduction de la stabilité des piliers variant entre 20% et plus de 40% pour les hypothèses prises en compte (hauteur des piliers comprise entre 3 et 5 m). Ces configurations géométriques de piliers ont été observées notamment au droit des secteurs de « Gassies » et de « Hautefaye » (cf. figure 9), avec des piliers particulièrement dégradés (piliers en « diabolo »).

5.2. Stabilité du toit

Dans le cas présent et compte tenu de la forte épaisseur de recouvrement, la stabilité du toit n’est pas préjudiciable au regard de la stabilité des piliers. Celle-ci n’a pas été détaillée dans le cadre du présent rapport.



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6. Synthèse des données et recommandations

6.1. Stabilité des piliers

Les calculs de stabilité des piliers mettent en évidence des coefficients de sécurité théoriques insuffisants à long terme pour des hauteurs de recouvrement supérieures à 25 m : la stabilité théorique des piliers n’est pas assurée à long terme.

Par ailleurs, l’inspection a mis en évidence des piliers en très mauvais état général, dès que l’exploitation a été effectuée de façon intensive (par chambres et piliers) : la rupture des piliers est amorcée de façon généralisée.

De plus, l’élancement des piliers (hauteur du pilier par rapport à sa base) induit une diminution sensible de la stabilité des piliers. Plus la hauteur d’exploitation est grande, plus la stabilité des piliers est dégradée.

6.2. Evaluation des mouvements prévisibles

Une évaluation des mouvements prévisibles en surface a été effectuée au droit de la zone blanche en fonction du contexte rencontré (dimension des cavités, taux de défruitement, profondeur, épaisseurs de recouvrements, …), sur la base de méthodes de calcul reconnues et de retours d’expériences identifiés dans la phase bibliographique de l’étude.

6.2.1. Modes de rupture et fréquence observée

Les principaux risques en surface résultant de la présence de carrières souterraines abandonnées correspondent à 3 modes de rupture, dont les effets diffèrent en fonction du mode de rupture et de la nature des terrains formant le recouvrement. Ces modes de rupture ont été décrits précisément par l’INERIS (cf. rapport DRS–05-66174/R01) et sont rappelés ci-après :

o l’effondrement localisé de type « fontis » : Il s’agit d’un éboulement initié au sein d’une cavité souterraine qui remonte progressivement vers la surface et débouche brusquement au jour en créant un entonnoir circulaire dont le diamètre peut varier de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres. Ce processus peut être bloqué à une certaine profondeur soit par la présence d’un banc raide et épais, soit par « auto-comblement » si les matériaux éboulés et foisonnés s’accumulent et finissent par remplir totalement les vides disponibles de la cavité.



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o l’effondrement localisé par rupture de quelques piliers,

Dans une carrière souterraine exploitée par la méthode des chambres et piliers abandonnés, la ruine d’un ou plusieurs piliers peut se traduire en surface par un effondrement lorsque la profondeur des travaux et la raideur du recouvrement ne sont pas suffisamment importantes.

o l’effondrement généralisé. Il s’agit d’un abaissement violent et spontané de la surface qui se manifeste sous la forme d’un cratère, d’étendue et de profondeur plus ou moins importantes, limité par des fractures nettes de rupture. La zone effondrée peut correspondre soit à une partie de l'exploitation sous-jacente (plusieurs piliers) soit à sa totalité. Suivant les dimensions de l'exploitation, la surface effondrée peut atteindre plusieurs hectares et la hauteur affaissée plusieurs mètres si la hauteur exploitée de la couche est suffisante : l’affaissement atteint généralement la moitié ou le tiers de cette hauteur (« ouverture »).

Du fait de la brutalité du phénomène et de l’importance de la surface concernée, les conséquences de l’accident peuvent être catastrophiques comme celui de Clamart-Issy-les-Moulineaux (Hauts-de-Seine) en 1961.

Ces phénomènes sont spécifiques des carrières ou mines souterraines exploitées par chambres et piliers ; ils sont nettement moins fréquents que les fontis mais peuvent affecter tout type d’exploitation en cours ou abandonnée. Les mécanismes de rupture qui déclenchent l’effondrement spontané procèdent de processus d’instabilité très différents et plus ou moins complexes : rupture simple par écrasement des piliers, rupture du toit, poinçonnement du mur par les piliers, cisaillement des planches intercalaires ou mauvaise superposition des piliers entre plusieurs niveaux exploités, mise en charge hydraulique du toit, déviation du champ des contraintes par effet de versant, actions de l’homme, etc.

La plupart des événements recensés sont du type effondrement localisé, principalement fontis (dans plus de 90 % des cas). Ils provoquent le plus souvent un faible nombre de victimes ; les effondrements généralisés sur un à plusieurs hectares sont heureusement rares (1 seul pour la période 1950-1998), mais très meurtriers (Clamart, Issy-les-Moulineaux, en 1961).

Ces chiffres, relativement faibles, ne doivent pas faire oublier le caractère souvent fortuit et aléatoire de l’évènement accidentel sur le plan de son occurrence et de la variabilité du nombre des victimes.

6.2.2. Zone d’influence

Dans le cas d’une rupture généralisée, il est considéré une zone pouvant être affectée par l’affaissement, dont l’emprise est fonction de l’angle d’influence des matériaux de couverture (caractéristique intrinsèque des formations géologiques). Cet angle peut varier entre 0 et 15° pour les calcaires et peut atteindre 45° pour les sols meubles.



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Figure 11 : Angle d’influence d’un affaissement

Dans le cas présent, il convient de considérer l’angle d’incidence maximal : 45°, compte tenu de la forte épaisseur d’alluvions reconnues localement et de la présence d’une nappe perchée au sein de cette formation.

6.2.3. Nature des risques dans la zone d’étude

Dans le cas présent et compte tenu de la configuration du site (carrières souterraines à grande profondeur avec couverture argilo-sableuse épaisse), le risque principal est un risque d’effondrement par rupture des piliers. Compte tenu de la forte épaisseur des terrains de recouvrement, par rapport aux dimensions de la cavité, le mécanisme probable de rupture est un écrasement progressif de la carrière souterraine, sachant que celui-ci est déjà amorcé en de nombreux endroits, sous le poids des terrains de recouvrement. Il est noté qu’aucune rupture brutale (ou effondrement) n’a été observée en surface et n’a été recensée au droit de la zone blanche, à ce jour. Ce type de rupture peut être associé à des instabilités localisées de type éboulement et montée de voute.

o Pour des terrains stratifiés formés de bancs résistants et épais, on considère que la hauteur de voute stable est égale à une à deux fois la largeur de la galerie (cf. Guide LCPC, « Evaluation des aléas liés aux cavités souterraines »).

o Pour des massifs stratifiés ou discontinu peu résistant, comme pour celui de Latresne, les caractéristiques et dimensions des fontis sont fonction d’une part à la profondeur, à la hauteur et au volume des vides, et d’autre part à la nature des terrains de couverture et à leur coefficient de foisonnement.

Une étude (Vachat, 1982) menée sur les calcaires grossiers de la région parisienne a mis en évidence que la probabilité d’occurrence d’un fontis est faible, dès lors que le rapport de la hauteur de recouvrement à la hauteur de la galerie est supérieur à 15.

Le coefficient de foisonnement des terrains éboulés est un facteur essentiel dans l’évolution des montées de voute et son arrêt par auto-comblement de la cavité. Ce



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coefficient est estimé entre 1.3 et 1.4 pour le faciès calcaire, et de l’ordre de 1.2 à 1.3 pour des alluvions grossières (ou argiles sableuses).

Aussi, pour des galeries de 2m de hauteur, le risque est faible dès que l’épaisseur de recouvrement dépasse 30m ; pour des galeries de 4m de hauteur cette épaisseur passe à 60 m. Par ailleurs, des recommandations de l’ITBTP de mars 1979 (cf. Figure 12 ), relatives au traitement des cavités souterraines, précisent qu’une solution alternative au comblement, visant à renforcer la structure de bâtiments peu importants (un à deux niveaux), est envisageable si :

La hauteur maximale des vides n’excède pas 1/10 (10 %) de l’épaisseur de recouvrement ;

Le recouvrement ne comporte ni couche susceptible de fluer, ni couche meuble aquifère ;

La structure du bâtiment lui confère une rigidité dans tous les sens, telle qu’un mouvement du sol ne peut entrainer des désordres dans cette structure, mais seulement un mouvement d’ensemble ;

Les jonctions du bâtiment avec les divers réseaux sont prévues pour supporter des mouvements.

Nota : au droit du site, le recouvrement comporte une couche meuble aquifère. Ces recommandations de l’ITBTP ne sont donc a priori pas applicables dans le cas présent. Ces études ou recommandations confirment que plus l’épaisseur de recouvrement est importante, plus le risque de désordres est faible. Pour la présente étude, et sur la base de la synthèse des données réalisée, nous considérerons que le risque est faible pour une hauteur de vide n’excédant pas 1/15 de l’épaisseur de recouvrement. Cette approche tient compte des derniers événements de Saint-Germain du Puch, où un effondrement généralisé s’est produit, avec affaissement en surface, au droit d’une carrière de l’ordre de 3 m de hauteur et présentant un recouvrement de 30 m (soit une hauteur de vide de 10% de l’épaisseur de recouvrement). Par précaution, la règle habituelle des 1/10 a été majorée ici à 1/15, même si la typologie de l’effondrement n’est pas similaire : effondrement de type progressif à Latresne et non brutal comme pour Saint-Germain du Puch.



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Figure 12 : Extrait des recommandations de l’ITBTP de mars 1979

6.2.4. Approche empirique des mouvements et sectorisation

Au droit de la zone blanche, sur la base de la hauteur des galeries, du nombre de niveaux d’exploitation, des épaisseurs de recouvrement et de la rupture amorcée, on peut en déduire que : En présence d’un seul niveau de carrière souterraine, de faible hauteur résiduelle

(< 2 m), et avec un recouvrement supérieur à 30 m, le risque de désordre est faible : mouvements prévisibles d’amplitude faible à négligeable (0 à 0.1 m).

En présence de deux niveaux de carrière souterraine ou d’un niveau de grande

hauteur (3 à 5 m), il existe un risque de fontis si le rapport de la hauteur de recouvrement à la hauteur de galerie est inférieur à 15 : mouvements prévisibles d’amplitude moyenne (0.1 à 1 m).



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Sur la base de l’analyse des données effectuées et de la carte schématique d’iso-épaisseur de recouvrement, sept secteurs ont été identifiés au droit de la zone blanche pouvant présenter des mouvements d’amplitude moyenne (zone rose) :

o Secteur A, au nord de la zone d’étude, entre « Vidort » et « Bert ».

Ce secteur présente des épaisseurs de recouvrement localement inférieures à 30 m. Compte tenu de l’accessibilité possible des carrières sous-jacentes, un relevé des contours de carrières souterraines permettrait de préciser la limite du zonage.

o Secteur B « Gassies » : zone de carrière présentant localement de grande hauteur (> 4 m), selon le plan des mines, et une épaisseur de recouvrement de l’ordre de 30 à 45 m.

o Secteur C : au sud de « Gassies », zone de talweg avec des épaisseurs de vides potentiels supérieurs à 1/15 de l’épaisseur de recouvrement.

A noter toutefois qu’aucun vide connu n’a été identifié à ce jour sous ce secteur.

o Secteur D « La Maison Seule » : zone de carrière présentant deux niveaux de

carrières souterraines.

o Secteur E : au sud de « Basque Nord » : petite zone localisée présentant des épaisseurs de recouvrement inférieures à 30 m.

o Secteur F : « Hautefaye », zone de carrière présentant localement une

grande hauteur (> 4 m), et une épaisseur de recouvrement comprise entre 50 et 55 m (vides potentiels supérieurs à 1/15 de l’épaisseur de recouvrement).

o Secteur G : au sud de « Les Plantes de Graves » : petite zone localisée

présentant des épaisseurs de recouvrement inférieures à 30 m.

Les secteurs A, C, E et G correspondent à des zones où l’épaisseur de recouvrement est inférieure à 30 m et où la présence de galeries de 2m de hauteur peut induire un ratio : hauteur vide / épaisseur recouvrement supérieur à 1/15. Les secteurs B, D et F correspondent à des zones pour lesquelles, soit la hauteur de vide reconnue lors d’investigations antérieures est grande (≥ 4m), soit deux niveaux de carrière ont été identifiés. Dans ces secteurs, qui peuvent présenter des épaisseurs de recouvrement importantes, la règle des 1/15 n’est pas respectée. Cette approche et la carte schématique correspondante ont été établies sur la base des données bibliographiques et des données connues au moment de leur réalisation (juin



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2011). Dans le cas de nouvelles découvertes de carrières ou de relevés topographiques complémentaires, il conviendra d’actualiser ce zonage.

6.3. Recommandations

Cette approche empirique des mouvements conduit à modifier le zonage préalablement établi par le Conseil Général de la Gironde, et à y distinguer des zones où les mouvements potentiels sont d’amplitude moyenne (cf. annexe 4). Les zones blanches restantes peuvent être considérées comme des zones où les mouvements prévisibles sont d’amplitude faible à négligeable (0 à 0.1 m), et où les constructions sont envisageables sous conditions de mise en œuvre de dispositions constructives (cf. recommandations ITBTP de mars 1979) au sein des bâtiments projetés permettant de rigidifier la structure des bâtiments dans tous les sens, telle qu’un mouvement du sol ne peut entrainer des désordres dans cette structure :

Construction de faible importance,

Structure rigide du bâtiment de type radier général nervuré,

Aménagement de réseaux souples aux jonctions avec les bâtiments, pour supporter des mouvements.



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Observations sur l'utilisation du rapport Ce rapport, ainsi que les cartes ou documents, et toutes autres pièces annexées constituent un ensemble indissociable ; en conséquence, l’utilisation qui pourrait être faite d’une communication ou reproduction partielle de ce rapport et annexes ainsi que toute interprétation au-delà des énonciations d’Antea Group ne saurait engager la responsabilité de celle-ci. Il en est de même pour une éventuelle utilisation à d’autres fins que celles définies pour la présente prestation.



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Annexe 1 :

Plan de zonage des mouvements de terrains prévisibles (document CG33)

(1 plan)



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Annexe 2 :

Carte d’iso-épaisseur des terrains de recouvrement des carrières souterraines

(1 plan)



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Annexe 3 :

Tableau récapitulatif des résultats des essais en laboratoire

(1 page A4)



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Annexe 4 :

Nouveau zonage proposé par Antea Group

(1 plan)

Fiche signalétique

Rapport

Titre : Mouvements de sols liés à la présence de carrières souterraines abandonnées sur la commune de LATRESNE (33) - Evaluation des risques et contraintes de constructibilité en « zone blanche » Numéro et indice de version : A62757/A Date d'envoi : Juin 2011 Nombre d'annexes dans le texte : 4 Nombre de pages : 37 Nombre d'annexes en volume séparé : Diffusion (nombre et destinataires) : 5 ex. Client 1 ex. Archive 1 ex. Auteur Client

Coordonnées complètes : Mairie de LATRESNE

1, avenue Jean Balde 33 360 LATRESNE (Gironde) Tel : 05.57.97.02.70

Nom et fonction des interlocuteurs : M. GRAVIER Bruno ([email protected]) Antea Group

Unité réalisatrice : Agence Ouest-Sud-Ouest Nom des intervenants et fonction remplie dans le projet : Interlocuteur commercial : H. MILLER Responsable de projet : N. CARPENTIER Auteur : N. CARPENTIER Secrétariat : S. DAUBIÉ Qualité

Contrôlé par : H. MILLER Date : Juin 2011 - Version A N° du projet : AQUP110018 Références et date de la commande : 07/04/2011 Mots clés : DIAGNOSTIC, INVENTAIRE, CARRIERE-SOUTERRAINE, ANALYSE, SYNTHESE

Documents

12-Annexe RP 1- Carrieres ANTEA Approuve