Le risque karstique en Belgique

Schroeder Ch. Université de Liège – ArGEnCo – Géo 3

Réunion Géosciences 8 juin 2010

Session Géorisques

Géosciences - 8 juin 2010

Rappel :

le risqueest le produit

de l'aléa

par

Géosciences - 8 juin 2010 2

par lavulnérabilité

prévention du risque : mitigation

La mitigation est l'action qui conduit à réduire l'intensité de certains aléas et la vulnérabilité des enjeux pour faire en sorte que le coût humain et matériel des dommages liés à lasurvenue de phénomènes soit supportable par notre société

en langage familier, par abus, on utilise habituellement "risque" comme synonyme d'"aléa"

SOMMAIRE

1. Définition - Mécanisme

2. Principaux phénomènes karstiques et risques associésa. les grottesb. les dolinesc. les chantoirsd. les remplissagesd. les remplissagese. les paleokarsts et les puits naturels

3. Méthodes de reconnaissance

4. Cartographie - règlementation

5. Mitigation

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 3

DEFINITION

Origine du terme "Karst"

• région calcaire de Slovénie (Kras) • reliefs érodés par les actions dissolvantes des eaux de ruissellement

• "phénomènes karstiques"

Introduction History Content Examples Belgium 4

"KRAS Pokrajina-zivljenje-ljudje" IZRK ZRC SAZU, 1999, Ljubljana

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 4

érosions dans les Alpes

• affecte les seules roches carbonatées (calcaire, dolomie)* => en Belgique, localisation pratiquement uniquement en Région Wallonne

• le CaCO3 ne se dissout que très faiblement dans l'eau pure (solubilité de +/- 20 mg/l);

• cette dissolution s'accroît en présence de gaz carbonique (solubilité des gaz dans l'eau : si pression si température )

MECANISME

(solubilité des gaz dans l'eau : si pression si température )=> explication des stalactites et stalagmites etc.

CO2 + H2O � H2CO3H2CO3 + CaCO3 ↔ (CO3)2 H2CaouCaCO3+ H2O + CO2 ↔ Ca++ + 2HCO3-(bicarbonate de calcium, soluble)

* et les roches roches salines (gypse, sel gemme)... et les exceptions (grès carbonatés...)

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 5

PHENOMENES KARSTIQUES

Principaux phénomènes karstiques

Résurgences

Dolines

Grottes

Débris (diffus)

Chantoirs

Grotzinger & Jordan Understanding Earth

Grottes

Niveau de la nappe

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 6

EVOLUTION

Le karst en relation avec le niveau dela rivière :

Les grottes principales sont formées au niveau de la plaine alluviale(et donc les grottes plus anciennes sontsituées aux niveaux des terrasses), avec interconnexions entre niveaux

Introduction History Content Examples Belgium 7

avec interconnexions entre niveaux

Le karst quaternaire se développeen Ardennes durant la surrection qui a débuté au Pliocène. (Walter 1995).

dessin d'après R. Schmitz

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 7

GROTTES

Introduction History Content Examples Belgium 8

"Grotte Ste Anne" Tilff

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 8

GROTTES

AKWA

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GROTTES

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 10Viaduc de Remouchamps (E25)

GROTTES

Schmitz& Schroeder Line infrastructure and the role of engineering geology in the Belgian karst belt - Ingeokring 2003

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 11

DOLINES

Les dolines sont des dépressions fermées de forme ronde à elliptique, généralement plus larges que profondes; la coalescence de plusieurs dolines forme un ouvala;

Ghost-rock alteration, cryptokarstification and alteration on bare rock the triptyque of karstification Y. Quinif - Karst-99 et Vergari - Quinif, 1997

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 12

DOLINES

a. doline de dissolution et de tassementb. doline d'effondrementc. doline d'effondrementd. doline-perte.

Grottes et rivières des régions calcaires,in L'Ardenne, essai de géographie physique"(EK, C., 1995).

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DOLINES

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 14

DOLINES

Vallon de Beauregard (Boncelles - Liège) Schmitz & Schroeder

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 15

DOLINES

Profondeville

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 16

DOLINES

Amostrène

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 17

DOLINES

Amostrène

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 18

KARSTS DIVERS ET DIFFUS

M.L. Abu-Shariah, 2009

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 19

KARSTS DIVERS ET DIFFUS

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 20

KARSTS DIVERS ET DIFFUS

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 21

Mont-Godinne, photo CS

CHANTOIRS

+/- 4m

aiguigeois

chantoirs

adugeoir

gouffres

2222

abîmes

avens

pertes

ponors

...

chantoir de la Roche-aux-Faucons - de Nomont (Liège) Vallon de Beauregard (Boncelles - Liège

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PALEOKARSTS

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PALEOKARSTS

tunnel de Flémalle (Liège)

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PALEOKARSTS

tunnel de Flémalle (Liège)

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Tunnel de Soumagnecontact Namurien / Viséenphoto Nicolas Vergara

PUITS NATURELS

Tournaisis

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 26

PUITS NATURELS

Tournaisis "77 - 78" - Effondrements à Kain et évolution de la nappe aquifère profonde E. de Roubaix, F. Derycke, M. Gulinck, R. Legrand, W. Loy Service Géologique de Belgique - Professional Paper n° 157 - 1979

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 27

PUITS NATURELS

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 28

PUITS NATURELS

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 29

RECONNAISSANCES

Approche pluridisiplinaire : (liste non exhaustive)

• histoire : archives, informations du voisinage

• géologie : cartes géologiques, lever de terrain

• géomorphologie

• géophysique• prospection électrique

• sondages• sondages• tomographies

• microgravimétrie• mesures entre forages (sismique, radar, gravimétrie...)

• géomécanique• CPT• CPT dynamiques• forages

• cartes spécifiques : atlas du karst wallon et cartes de risques

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 30

ATLAS DU KARST - ZONES DE CONTRAINTES

Les données relatives au karst sont synthétisées dans l'Atlas du karst wallon(disponible en version "papier" et SIG)

Une cartographie de l'aléa karstique a été effectuée par le département de Géographie de l'ULg pour la DGATLP (maintenant DGATLPE = DGO4 )qui a défini des zones de contraintes karstiques(faibles, modérées ou fortes - art. 136 CWATUP).

Commission Wallonne d'Etude et de Protection des Sites Souterrains - CWEPSS asbl

(faibles, modérées ou fortes - art. 136 CWATUP).Une demande de permis de construire sur une parcelle située en zone de contraintes karstiquesdoit être assortie d'une étude géologique*.

* voir l'étude faite en 2003 par la FPMs pour la DGATLP "Canevas décisionnel en matière d’étude préalable à prescrire dans le cadre de demandes de permis d’urbanisme et de permisde lotir dans le cas d’habitations et visant des terrains situés en zones de contraintes karstiques"

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 31

ATLAS DU KARST - ZONES DE CONTRAINTES

Vallon de Beauregard (Boncelles - Liège

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 32

MITIGATION

Lorsqu'un risque karstique est repéré, on peut*

• déclarer la zone non aedificandi

• délimiter avec précision la zone karstifiée et déterminer son évolutivité(cf. "reconnaissances")

• traiter les parties instables (supprimer l'aléa) • traiter les parties instables (supprimer l'aléa) (remplissage des cavités, cf. exemple du viaduc de Remouchamps, discussion sur type de remplissage: béton lourd ou léger?reconstitution d'une dalle après décapage manuel, cf. Mont-Godinne)

• adapter les ouvrages pour résister aux effondrements éventuels(pontages par semelles, longrines , radiers, géotextiles ...)

* R. Michel et F. Vandijck "Les risques naturels en région wallonne" in "Hommage au Professeur André Ozer", Bull. Soc. Géographique de Liège, 54, 2010

Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 33

MITIGATION

• choix du type de fondations • observation du terrain après excavation• superficielles : voir "pontages"• profondes (faux-puits, pieux...) ... à utiliser avec prudence

*

• pieux forés et jet grouting

* Dessin A. Sabbe, Le risque karstique dans les constructions d'habitations - Propositions de mitigation, Colloque Karst et Aménagement du territoire, 2005

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