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Plan de Prévention des Risques
Mouvements de Terrain liés
aux cavités souterraines

Entrez

Direction départementale des
territoires et de la mer

Sommaire

Cavités souterraines

05

La gestion du risque

04

Les risques mouvements de terrain

03

Les témoignages gravés dans la pierre

02

Les désordres en souterrain

01

Les différentes cavités

Les cavités souterraines sont une réalité, elles ont été creusées à différentes périodes de notre histoire, ré-exploitées à d’autres, et sont aujourd’hui, pour la plupart oubliées.

Dans certain secteurs très urbanisés, il est nécessaire de prévenir les risques qu’elles peuvent représenter en réglementant l’aménagement du territoire, notamment l’urbanisation.

Ainsi, avant de construire en secteur sous-cavé, il est essentiel de s’informer et d’adapter son projet pour qu’il résiste à un éventuel mouvement de terrain.

Introduction

06

Le PPR Achicourt - Arras - Beaurains

01 Les différentes cavités

Les carrières d’exploitation

Les ouvrages militaires

Les caves et les « boves »

Les souterrains refuges ou « muche »

Les cavités souterraines sont des vides qui affectent le sous-sol et dont les origines peuvent être naturelles (creusées par l’eau) ou anthropiques (creusées par l’homme).

Les cavités naturelles, les ouvrages civils et militaires abandonnés, les exploitations de matière non concessibles (craie, sable, argile…) sont régies par le Code de l’environnement et le risque induit est considéré comme un risque naturel.

Les exploitations souterraines de matières concessibles telles que les mines de charbon sont régies par le Code minier et les risques induits n’entrent pas dans la catégorie risque naturel.

Dans le Pas-de-Calais, les principales cavités souterraines rencontrées sont :

Les cavités souterraines
dans le Pas-de-Calais

Les souterrains refuges ou « muches »

Il s’agit d’ouvrages souterrains creusés par l’homme dans l’optique de protéger la population et leurs biens, lors des guerres qui ont frappé la région au Moyen-Âge.

Tout au long de l’histoire et jusqu’aux derniers conflits mondiaux, certains de ces souterrains ont été ré-utilisés avant d’être fermés et oubliés.

Ce type de souterrain est principalement localisé dans le sud du département, il se constitue d’une ou plusieurs galeries desservant plusieurs salles. L’entrée principale est souvent localisée à proximité ou dans une église.

01 Les différentes cavités

Les souterrains refuges

Plan de souterrain refuge d’Hermies,
partie accessible en 1967 PAR M. HUARD
Source : Inventaire SubArtésia

Extrait de plan de souterrain refuge d’Hermies
Source : Inventaire BRGM 2012

Les souterrains refuges

Vue d’une salle – souterrain de Vélu
Photo DDTM

Vue d’un couloir – souterrain d’Habarcq
Photo DDTM

Les caves et les « boves »

Il s’agit d’ouvrages souterrains creusés par l’homme à différentes époques de l’histoire.

En générale, la "bove" est une cave sur 1 à 2 niveaux maçonnée en pierre calcaire et un troisième niveau dans la craie brute. Il s’agit essentiellement de caves individuelles de petites dimensions creusées pour le stockage des denrées.

Sur la commune d’Arras, le 3e niveau a été exploité plus largement comme pierre à bâtir pour la construction des édifices de la ville, connectant plusieurs caves entre elles.

01 Les différentes cavités

Les caves et les "boves"

Extrait de plan de bove - Source : Inventaire 2018

Les caves et les « boves »

Les ouvrages militaires

À la fin du 19e siècle et au 20e, la région a été frappée par des conflits militaires.
La Première Guerre mondiale a particulièrement remanié le sol et le sous-sol de notre département, par la création de tranchées de surface et ouvrages souterrains attenants (salle de commandement, de repos, entrepôt de munitions, tunnels et sapes de guerre). Après plus de 100 ans, les boisages et tôles utilisés pour les étaiements des parois se sont désagrégés et les parois deviennent instables.
Durant la Seconde Guerre mondiale, de nombreux abris ont été créés ou réutilisés par les communes et les propriétaires afin de se protéger contre les bombardements.
La majorité de ces ouvrages sont aujourd’hui condamnés, souvent non remblayés et oubliés.

01 Les différentes cavités

Les ouvrages militaires

CANOPÉ
Académie de Strasbourg
Brun Georges, 2015

Les ouvrages militaires

Vue d’une sape de guerre
La science et la vie n°23
octobre/novembre 1915

Les ouvrages militaires

Voûte maçonnée en carrière – Réseau Ronville Arras

Cheminement aménagé en carrière – Réseau Ronville Arras

Voûte maçonnée en carrière – Réseau Ronville Arras

Cheminement aménagé en carrière – Réseau Ronville Arras

Vue d’un tunnel mis au jour par un fontis - 2021

Renfort maçonné en carrière – Réseau Ronville Arras

Les carrières d’exploitation


La craie compose une majeure partie du substratum du Pas-de-Calais, sur laquelle repose une couche limoneuse ou argileuse d’épaisseur variable.

Ces couches calcaires ont fait l’objet d’exploitation pour différents usages allant de l’amendement des champs jusqu’à la pierre à bâtir.
Les méthodes principalement rencontrées sont les puits d’extraction localisés, les carrières d’exploitation à ciel ouvert et les exploitations souterraines de type « chambre et pilier ».

01 Les différentes cavités

Les carrières d’exploitation

Géologie de Nord-Pas-de-Calais
Source : https://www.hauts-de-france.developpement-durable.gouv.fr/

Extrait de pan de carrière chambre et pilier
Source : Inventaire 2018

Les carrières d’exploitation

Différentes vues en carrière
Réseau Ronville – Arras

02 Les désordres en souterrain

Le monde souterrain est riche et impressionnant, cependant il présente des risques à prendre en compte : gaz, défaut d’oxygène, absence de lumière, pollution, chute de blocs….

Chute de blocs – réseau Ronville - Arras

Comblement par « déchets » - boves - Arras

Montée de voûte– réseau Ronville - Arras

Chute de blocs – réseau Ronville - Arras

03 Les témoignages gravés dans la pierre

Les cavités souterraines sont également un patrimoine riche en témoignages qui a traversé le temps, comme en témoignent les graffitis de différentes époques.

04 Les risques mouvements de terrain

Les ruptures de piliers

Les fontis

Les ruptures de tête de puits

Les tassements

Les cavités souterraines sont des vides qui évoluent dans le temps plus ou moins rapidement selon les conditions géologiques, environnementales et d’exploitation.

Dans le Pas-de-Calais, les cavités sont principalement creusées dans une roche calcaire : la craie. Celle-ci va se déliter progressivement sous l’effet du poids et des circulations d’eau, faisant remonter le vide jusqu’aux horizons superficiels composés de sables, argiles ou limons. Ces matériaux étant peu cohésifs, un effondrement apparaît en surface.

Lorsque la cavité est de faible dimension ou se situe à grande profondeur, le vide peut s’auto-combler (foisonnement). Dans ce cas, les désordres en surface, s'ils sont observés, seront de type affaissement ou tassement (déformation souple du sol).

Les tassements

04 Les risques mouvements de terrain

Tassement au-dessus d’une carrière de craie à Montdidier

Le poids des matériaux servant à remblayer les cavités peut occasionner des affaissements du terrain. Ces tassements font apparaître des fissures sur les bâtiments, en général avec un angle de 45°.

Les ruptures de tête de puits

04 Les risques mouvements de terrain

Les têtes des anciens puits d’exploitation et les voûtes de catiches sont fréquemment soumises aux agressions extérieures telles que les infiltrations d’eau, les vibrations ou surcharges, qui peuvent conduire à leur ruine (débourrage) et provoquer la réouverture du puits.

Vue d’un puits en carrière

Rupture de tête de puits vue en surface

Les fontis

04 Les risques mouvements de terrain

Les fontis correspondent à l’effondrement brusque du sol du fait de la rupture d’un pilier et / ou l’éboulement d’une galerie.

Montée de voûte : vue en carrière

Fontis : vue de la surface

Fontis : vue en carrière

Comblement depuis la surface : vue en carrière

Les ruptures de piliers

04 Les risques mouvements de terrain

Les piliers, qui soutiennent le toît des cavités souterraines, doivent supporter le poids considérable des couches supérieures. Du fait de l’humidité ou de l’altération des roches, ils peuvent rompre ou éclater, entraîner la rupture du toît et un effondrement localisé.

Rupture de piliers à Saint-Même-les-Carrières

Pilier en « diabolo » : dégradation progressive entraînant un amincissement du pilier jusqu’à la rupture : vue en carrière

05 La gestion du risque

Réglementer la surface

Traiter ou supprimer le risque

La surveillance

L'amélioration de la connaissance

Prévenir ou réduire le risque lié aux cavités souterraines sont les clés d’un développement serein d’un territoire et d’une population.

La survenue de désordre, parfois spectaculaire, génère anxiété, colère et sentiments d’impuissance pour les personnes impactées, et indirectement pour les personnes concernées par ce risque lorsque les événements sont relayés par la presse.

Les questions légitimes des sinistrés portent principalement sur l’absence d’information sur l’existence de ce risque, les conséquences sur leur sécurité et la valeur de leur bien et les démarches à faire en cas de sinistre.

L'amélioration de la connaissance

05 La gestion du risque

Exemple de diagnostic sur une carrière d’Arras
Source : Alp’Géorisque 2020

Savoir qu’une cavité existe, qu’elle est accessible et qu'elle a été diagnostiquée permet une meilleure anticipation des désordres qui pourraient se produire et du traitement à engager.
Cela permet également de se rassurer sur les possibilités d'utilisation et d'aménagement du terrain en prenant en compte le risque, et sur la pérennité de son habitation.

Plus la connaissance est fine, plus la gestion du risque est adaptée et mieux perçue.

Les outils d’amélioration sont l'inventaire des données, l'étude géotechnique, l'aménagement des ouvertures, la levée topographique et le diagnostic.

La surveillance

05 La gestion du risque

Source : Fiche C10, « fiche d’examen visuel périodique »
Outils d’aide à l’aménagement (Plan national Cavités) – CEREMA – février 2016

Toute cavité souterraine accessible doit faire l’objet d’une surveillance régulière afin d’intervenir le plus tôt possible.
La fréquence (semestrielle, annuelle, bisannuelle…) dépend de l’état général et des désordres observés lors du diagnostic initial.

La surveillance permet d’anticiper un événement pour informer, alerter et traiter.

Les outils de surveillance sont la visite et l'inspection visuelle, la pose de bâche au sol, la mise en peinture des murs, la canne de convergence et le système d’alerte spécifique.

Traiter ou supprimer le risque

05 La gestion du risque

Exemples de méthode de confortement – Source : Rapport sur la caractérisation des phénomène – Alp’géorisques – juillet 2019

Avec le temps, une cavité souterraine tend à se dégrader par des processus naturels (circulation d’eau, poids des couches supérieures) et anthropiques (fuites de réseau, rejet d’eaux usées, phénomènes vibratoires).
Suivant l’état de dégradation, il peut être nécessaire de traiter ou combler, partiellement ou totalement, la cavité.

Privilégier le renforcement de la cavité, ne la combler que si l'état général l'exige.

Les traitements ponctuels sont la réalisation de pilier de confortement, le renforcement de voûte, le comblement partiel avec maintien d’un accès. Le traitement définitif consiste en un comblement total.

Boulonnage

Renforcement de voûte

Renforcement de pilier

Sécurisation de puits

Réglementer la surface

05 La gestion du risque

Exemples de méthode de construction
Source : Rapport sur la caractérisation des phénomènes
Alp’géorisques – juillet 2019

Fondation radier

Fondation pieu

La maîtrise de l’urbanisation permet de limiter l’apport d’enjeux dans les zones à risques ou de réglementer l’utilisation du sol suivant les types de risques identifiés. Construire en zone sous-cavée reste possible dès lors que toutes les précautions ont été prises pour assurer la stabilité de la construction et la sécurité des usagers (espaces verts, parking…).
Éviter l’installation dans des zones impactées ou aménager et construire en prenant en compte le risque.
Les outils de maîtrise de l’urbanisation sont la cartographie des risques (L563-6 du Code de l’environnement), le refus ou l'accord sous réserve des permis de construire (R111-2 du Code de l’urbanisme), le plan de prévention des risques (L562-1 du Code de l'environnement).

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

Le plan de prévention des risques est un document qui vaut servitude d’utilité publique, c’est-à-dire qu’il permet de réglementer la construction et l’occupation des sols. Il est annexé au document d’urbanisme (plan local d’urbanisme par exemple).

Les objectifs sont les suivants :

  • délimiter et hiérarchiser les zones exposées aux risques ;
  • prescrire, interdire ou recommander suivant les règles d’urbanisme, de construire et d’utiliser ;
  • définir des mesures sur les biens et activités existantes dans le but de réduire leur vulnérabilité ;
  • prescrire aux particuliers, collectivités et gestionnaires d’infrastructures et réseaux, des mesures générales de prévention, de protection et de sauvegarde.

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

Les étapes d’élaboration du PPR Mouvements de terrain lié aux cavités souterraines sont les suivantes :

Recensement des cavités : exploitation des archives, de la bibliographie, des enquêtes de terrain, de témoignages, des études menées…

03

04

02

01

Étape 1

Étape 4

Étape 3

Étape 2

Évaluation et caractérisation de l’aléa : délimiter et hiérarchiser en plusieurs niveaux les zones exposées à des phénomènes suivant leur intensité et la probabilité d’occurence.

Évaluation et caractérisation des enjeux : identifier les enjeux et déterminer la vulnérabilité (écoles, hôpitaux, services de secours, projets envisagée...).

Élaboration des documents réglementaires : note de présentation, règlement, zonage réglementaire, bilan de la concertation.

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

Le recensement des cavités sur Achicourt, Arras et Beaurains s’est déroulé en 2018. Depuis, il a fait l’objet d’une mise à jour régulière, pour prendre en compte les découvertes hors zones définies.

Cet inventaire a permis de dresser une cartographie des phénomènes, disponible en téléchargement sur le site des services de l’État dans le Pas-de-Calais. Elle permet de distinguer les différentes cavités du territoire et les indices (mouvements de terrain, puits).

Associées à ces cartes, des fiches d’identification par cavités et indices de cavités ont été produites. Elles permettent d’obtenir des informations telles que les emprises, les dimensions lorsqu’elles sont connues, les sources.

Étape 1 : Le recensement des cavités

Lien vers le site des services de l'État dans le Pas-de-Calais

Étape 1 : Le recensement des cavités

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Carte des phénomènes sur le territoire d’Achicourt

Carte des phénomènes sur le territoire d’Arras

Carte des phénomènes sur le territoire de Beaurains

Cartes des phénomènes sur Achicourt, Arras et Beaurains

Étape 1 : Le recensement des cavités

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Exemples de fiches synthétiques d'inventaire des cavités et des indices de cavités.

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

La notion d’aléa traduit la probabilité d’occurrence, en un point donné, d’un phénomène naturel de nature et d’intensité définie.

Plusieurs niveaux ont été définis : très fort, fort, moyen, faible et négligeable.

Probabilité d’occurrence : Risque que le phénomène se produise. Les mouvements de terrain ne sont pas des phénomènes périodiques. Ainsi la probabilité d’occurrence s’estime en fonction de la prédisposition à la rupture.
Plusieurs niveaux sont retenus : faible, moyen et élevé.

Intensité du phénomène : Ampleur de l’impact subi par le secteur affecté par le phénomène. Elle peut également être estimée en tenant compte des difficultés et du coût de réparation des dommages causés par le phénomène.
Plusieurs niveaux sont retenus : limité, modéré et élevé.

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Lien vers le rapport de caractérisation des aléas et les cartes

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

Aléa de référence

L’aléa est défini en prenant en compte les phénomènes historiques connus les plus forts observés sur le territoire.
Contrairement aux inondations, aucune "période de retour" ne peut être définie pour les mouvements de terrain, qui sont des phénomènes ponctuels instantanés ou progressifs.

Sur le territoire, les phénomènes de référence retenus pour les effondrements localisés sont les suivants :

  • 1987 : rupture d’un pilier – effondrement d’une dizaine de mètres de diamètre ;
  • 2008 : chute de toît ;
  • 2015 : débourrage de puits ;
  • 2012 : rupture de bouchon de catiche.

Pour l’effondrement généralisé, l’événement retenu est un effondrement de 1925.

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Source : Inventaire – Alp’géorisques / DDTM 62

Effondrement 2012
Rupture d’un bouchon de catiche à Arras

Effondrement 1987
Ruine d’un pilier à Beaurains

Effondrement 1925

Effondrement généralisé à Achicourt

Effondrement 2015
Débourrage de puits à Arras

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Présomption de vide

Certaines cavités signalées sont inaccessibles car condamnées et peu d’informations sont disponibles à leur sujet (témoignages, plans anciens très approximatifs, indices de terrain...).
Dans ces cas de figure, la présence de cavité ne peut donc pas être affirmée avec certitude, ni localisée.
Seule une présomption de vides peut être mise en avant, avec la détermination d’une probabilité d’occurrence de présomption de vide (ou prédisposition à la rupture).
Il convient toutefois de pondérer cette dernière en intégrant à la démarche les lacunes d’information.
La présomption de vide est graduée en trois niveaux : improbable, probable et très probable.
Elle est directement corrélée à la probabilité d’occurrence selon le tableau suivant :

Probabilité d’occurrence "présomption de vides" retenue – Alp’géorisques / DDTM 62

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Hiérarchisation de l’aléa cavité souterraine

Le niveau d’aléa est évalué en croisant l’intensité établie du phénomène avec sa probabilité d’occurrence (ou prédisposition à la rupture).
Le niveau d’aléa croît proportionnellement à l’élévation de ces deux facteurs.
L’étude menée à l’échelle du territoire (prospections de terrain, visites de cavités, enquêtes de terrain, exploitation d’archives, exploitation de la bibliographie, études techniques existantes) permet d’évaluer de façon la plus objective possible les facteurs d’intensité et de probabilité d’occurrence.
Cette analyse globale permet une meilleure connaissance des cavités présentes sur le territoire, avec toutefois certaines zones de doutes qui ne peuvent pas être levées.

Échelle de hiérarchisation de l’aléa lié la présence de
cavité souterraine selon le guide méthodologique

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Hiérarchisation de l’aléa cavité souterraine

L’aléa mouvement de terrain lié à la présence de cavités souterraines a donc été cartographié en intégrant cet ensemble d’informations et en s’adaptant aux doutes subsistants.
Sa hiérarchisation s’est appuyée sur la grille de traduction suivante :

Échelle de hiérarchisation de l’aléa lié la présence de cavité souterraine du PPR
Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Carte d’aléa sur l’ensemble du territoire couvert par le PPR

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Cartes d'aléas sur Achicourt, Arras et Beaurains

Carte d’aléa sur le territoire d’Achicourt

Carte d’aléa sur le territoire d’Arras

Carte d’aléa sur le territoire de Beaurains

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Étape 2 : Caractérisation des aléas

L’aléa "tranchées et ouvrages militaires annexes"

Un aléa spécifique de "tranchées" est cartographié afin de prendre en compte la particularité des phénomènes susceptibles de se produire dans ces secteurs.
En effet, les tranchées de surface et les cratères d’explosion des sapes ont été remblayés avec des matériaux divers à la sortie de la guerre. Des phénomènes de tassements peuvent y survenir du fait de l’évolution des matériaux et notamment des matières putrescibles.
Des abris souterrains et des galeries peuvent également se développer le long de ces réseaux de tranchées. Dans leur modèle standard, ces abris rectangulaires – de 2 m sur 10 m, pour une hauteur de 2 m, situés à une profondeur de 7 à 8 m – se trouvent dans une bande de 10 m le long des tranchées. Des abris plus grands peuvent exister. Afin de tenir compte de ces incertitudes, une bande d’aléas de 20 m de largeur est présente le long des tranchées cartographiées, augmentée de la marge d’incertitude.

Aléa lié aux secteurs de tranchées

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Cartes d'aléas sur Achicourt, Arras et Beaurains

Carte d’aléas sur le territoire d’Achicourt

Carte d’aléas sur le territoire d’Arras

Carte d’aléas sur le territoire de Beaurains

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

Les enjeux correspondent à l’ensemble des personnes, biens, activités, moyens, patrimoine, etc. présents sur le territoire étudié et susceptibles d’être affectés par les phénomènes naturels.
La carte des enjeux du PPR est composée de deux zones :

  • l’espace urbanisé (EU) : Il s’agit des parties incluses au sein d’un "projet urbain" établi, qui se définit comme un espace structuré, cohérent et suffisamment important (centre urbain, quartier résidentiel, etc.) ;
  • l’espace non urbanisé (ENU) : Il s’oppose à l’espace urbanisé et intègre les zones naturelles, agricoles, à urbaniser, les espaces verts (parcs, jardins, terrains de sport), et de manière plus globale l’ensemble des parcelles non bâties dès lors qu’elles forment une zone homogène supérieure à 5 000 m² en termes d’usage du sol. On note également que les espaces peu urbanisés, ne s'inscrivant pas au sein d'un "projet urbain" (habitat isolé, habitat très diffus, etc.) sont considérés comme des ENU.
Le croisement de la carte des enjeux (ensemble des personnes, biens et équipements du territoire) et de la carte des aléas (ensemble des événements liés aux cavités souterraines qui ont une probabilité d’occurrence plus ou moins forte) permet d’obtenir les enjeux exposés.

Remarque : Ce ne sont pas les personnes qui sont directement considérées comme un enjeu, mais les zones habitées qui constituent l’enjeu pouvant être cartographié.

Étape 3 : Identification des enjeux

Étape 3 : Identification des enjeux

Extrait de la carte des enjeux exposés au risque d’effondrement de cavité souterraines – Arras

Extrait de la carte des enjeux exposés au risque de
mouvements de terrain liés aux tranchées – Achicourt

06 Le plan de prévention des risques Achicourt-Arras-Beaurains

L'élaboration des documents réglementaires du PPR est actuellement en cours. Ils se composeront de :

  • la note de présentation qui reprendra les grandes étapes de l'élaboration du PPR ;
  • le zonage réglementaire qui délimitera et hiérarchisera les zones exposées aux risques
  • le règlement qui comprendra :
    • des interdictions, prescriptions ou recommandations suivant les règles d’urbanisme, de construction et d’utilisation ;
    • des mesures sur les biens et activités existantes dans le but de réduire leur vulnérabilité ;
    • des mesures générales de prévention, de protection et de sauvegarde pour les particuliers, collectivités et gestionnaires d’infrastructures et réseaux.
  • le bilan de la concertation.

Étape 4 : élaboration des documents réglementaires

Direction départementale des
territoires et de la mer

100 avenue Winston Churchill
CS 10 007 – 62 022 ARRAS Cedex

ddtm-mission-cavite@pas-de-calais.gouv.fr