Le risque karstique en Belgique

Le risque karstique en Belgique
Réunion Géosciences
8 juin 2010
Session Géorisques
Schroeder Ch.
Université de Liège – ArGEnCo
Géosciences - 8 juin 2010
–
Géo3
Rappel :
le risque
est le produit
de
l'aléa
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 la
survenue de phénomènes soit supportable par notre société
en langage familier, par abus, on utilise habituellement "risque" comme synonyme d'"aléa"
Géosciences - 8 juin 2010
2
SOMMAIRE
1. Définition - Mécanisme
2. Principaux phénomènes karstiques et risques associés
a. les grottes
b. les dolines
c. les chantoirs
d. les remplissages
e. 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"
"KRAS Pokrajina-zivljenje-ljudje"
IZRK ZRC SAZU, 1999, Ljubljana
érosions dans les Alpes
Introduction
Phénomènes
History
Reconnaissances
Content
Cartographie
Examples
Mitigation
Belgium
4
MECANISME
• 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 )
=> explication des stalactites et stalagmites etc.
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 + CaCO3 ↔ (CO3)2 H2Ca
ou
CaCO3+ 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
Chantoirs
Dolines
Débris (diffus)
Résurgences
Grottes
Niveau de la nappe
Grotzinger & Jordan Understanding Earth
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
6
EVOLUTION
Le karst en relation avec le niveau de
la rivière :
Les grottes principales sont
formées au niveau de la plaine alluviale
(et donc les grottes plus anciennes sont
situées aux niveaux des terrasses),
avec interconnexions entre niveaux
Le karst quaternaire se développe
en Ardennes durant la surrection
qui a débuté au Pliocène.
(Walter 1995).
dessin d'après R. Schmitz
Introduction
Phénomènes
History
Reconnaissances
Content
Cartographie
Examples
Mitigation
Belgium
7
GROTTES
"Grotte Ste Anne" Tilff
Introduction
Phénomènes
History
Reconnaissances
Content
Cartographie
Examples
Mitigation
Belgium
8
GROTTES
AKWA
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
9
GROTTES
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Viaduc de Remouchamps
Cartographie
Mitigation (E25)10
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 tassement
b. doline d'effondrement
c. doline d'effondrement
d. doline-perte.
Grottes et rivières des régions calcaires,
in L'Ardenne, essai de géographie physique"
(EK, C., 1995).
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
13
DOLINES
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
14
DOLINES
Introduction
Phénomènes
Vallon de Beauregard (Boncelles - Liège) Schmitz & Schroeder
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
Mont-Godinne, photo CS
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
21
CHANTOIRS
aiguigeois
chantoirs
adugeoir
gouffres
+/- 4m
abîmes
avens
pertes
ponors
...
chantoir de la Roche-aux-Faucons - de Nomont (Liège)
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Vallon de Beauregard (Boncelles22
- Liège
22
Cartographie
Mitigation
22
PALEOKARSTS
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
23
PALEOKARSTS
tunnel de Flémalle (Liège)
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
24
PALEOKARSTS
tunnel de Flémalle (Liège)
Tunnel de Soumagne
contact Namurien / Viséen
photo Nicolas Vergara
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
25
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
• 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).
Une demande de permis de construire sur une
parcelle située en zone de contraintes karstiques
doit 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 permis
de lotir dans le cas d’habitations et visant des terrains situés
en zones de contraintes karstiques"
Commission Wallonne d'Etude et de Protection des
Sites Souterrains - CWEPSS asbl
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)
(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
Introduction
Phénomènes
Reconnaissances
Cartographie
Mitigation
34