En France, de nombreuses zones sont concernées par la présence de cavités souterraines, qu’elles soient d’origine naturelle comme les formations karstiques, ou résultant d’activités humaines, telles que les anciennes carrières et marnières. Si ces cavités sont souvent invisibles en surface, elles peuvent constituer une menace pour les constructions situées au-dessus.
Les désordres engendrés peuvent se manifester sous différentes formes, allant de simples fissurations à des effondrements. Autrement dit, l’absence d’investigations géotechniques approfondies avant la construction expose les bâtiments à des risques structurels majeurs, impactant la sécurité des occupants et la pérennité des infrastructures.
Explorez dans ce guide les principaux impacts des cavités souterraines sur les constructions et l’importance des méthodes géotechniques pour sécuriser les ouvrages.
L’effondrement total ou partiel des constructions
Lorsqu’une cavité souterraine se forme ou s’agrandit sous un bâtiment, le sol de surface peut perdre sa résistance et s’effondrer brutalement. Ce phénomène, souvent imprévisible, dépend de plusieurs facteurs :
- La profondeur et la taille de la cavité : plus une cavité est proche de la surface, plus le risque d’effondrement est élevé.
- La nature du sol : certains terrains comme les formations calcaires sujettes au karst, sont particulièrement vulnérables.
- Présence d’eaux souterraines : l’érosion accentue la perte de résistance du sol et accélère la formation de vides.
- Les sollicitations externes : vibrations dues à la circulation ou aux travaux publics, infiltrations d’eau modifiant la perméabilité du sol, etc.
L’effondrement peut être brutal, engendrant des dégâts immédiats et des situations dangereuses pour les occupants, ou progressif, se traduisant par un affaissement progressif du bâtiment. En général, ces instabilités nécessitent des interventions lourdes, incluant le comblement des cavités et le renforcement du sol de fondation.
Le risque de tassements différentiels
Les tassements différentiels désignent des affaissements irréguliers du sol sous un bâtiment, provoquant des déséquilibres structurels. En réalité, lorsqu’une construction repose partiellement sur un sol affaibli par une cavité, les charges ne sont plus réparties de manière homogène, entraînant :
- Un désalignement progressif des fondations ;
- Une déformation des planchers et des murs ;
- Une pression excessive sur certaines parties du bâtiment, augmentant le risque de fissurations et de ruptures structurelles.
Ces désordres peuvent s’intensifier en cas d’épisodes pluvieux, l’eau s’infiltrant dans les cavités et modifiant la perméabilité du sol, accélérant ainsi le processus de tassement. Les solutions passent par la consolidation du sol à l’aide d’injections de résine expansive ou la mise en place de micropieux ancrés en profondeur.
L’apparition de fissures sur les bâtiments
L’un des premiers signes visibles d’une instabilité du sol est l’apparition de fissures sur les murs, les façades ou les dalles. Celles-ci peuvent être superficielles ou structurelles, selon l’ampleur des mouvements du sol :
- Fissures superficielles : fendillements mineurs affectant uniquement l’enduit ou les cloisons légères.
- Fissures structurelles : ouvertures importantes dépassant 2 mm, traversant les murs porteurs et compromettant la solidité de l’ouvrage.
Les fissures en escalier ou en diagonale sont caractéristiques des tassements liés aux cavités souterraines. Une expertise approfondie par le biais une étude de sol G2, associée à des sondages géotechniques, permet de diagnostiquer précisément l’origine du problème. Les essais de perméabilité du sol sont également utiles pour évaluer le rôle des infiltrations d’eau dans la déstabilisation du sous-sol afin d’adopter des mesures correctives adaptées.
Le déchaussement des fondations
Lorsque le sol de support d’une fondation disparaît en raison de l’effondrement partiel d’une cavité souterraine, les fondations perdent leur ancrage et se trouvent déchaussées. Ce phénomène entraîne plusieurs conséquences :
- Une inclinaison progressive du bâtiment ;
- Des ruptures localisées dans les murs porteurs ;
- Une perte de portance du sol, rendant toute surcharge dangereuse.
Pour remédier à cette situation, plusieurs techniques peuvent être mises en œuvre :
- Injection de coulis de ciment pour combler la cavité et stabiliser la structure.
- Mise en place de micropieux pour transférer les charges vers des couches de sol plus résistantes.
- Renforcement des fondations existantes par sous-œuvre pour assurer une meilleure répartition des charges.
Ces interventions nécessitent une étude approfondie du terrain, généralement réalisée dans le cadre d’une étude de sol.
Complexité des travaux de réparation
Les conséquences des cavités souterraines sur les constructions impliquent souvent des travaux de stabilisation lourds et coûteux. Ces interventions se déclinent en plusieurs étapes :
- Diagnostic géotechnique : Réalisation de sondages géotechniques et d’essais géotechniques pour identifier l’étendue des dommages et la nature du sol.
- Techniques de comblement : Injection de matériaux de remplissage pour sécuriser les cavités.
- Renforcement des fondations : Pose de micropieux, de longrines ou de plots de stabilisation pour redonner de la portance au sol.
Au-delà des coûts directs liés aux réparations, la présence de cavités souterraines peut également impacter la valeur immobilière d’un bien. Un terrain situé en zone à risque subit souvent une dévaluation, limitant son attractivité sur le marché.
Conclusion
Les cavités souterraines constituent un facteur de risque majeur pour la stabilité des constructions. Entre effondrements, tassements différentiels, fissurations et déchaussement des fondations, les conséquences peuvent être désastreuses si le problème n’est pas identifié en amont.
La prévention repose sur la réalisation d’études de sol rigoureuses, incluant des sondages et essais géotechniques adaptés. Ces investigations permettent d’évaluer la perméabilité du sol, d’identifier les éventuelles cavités et de mettre en place des solutions adaptées avant toute construction.