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Le risque karstique en Belgique
Schroeder Ch. Université de Liège – ArGEnCo – Géo 3
Réunion Géosciences 8 juin 2010
Session Géorisques
Géosciences - 8 juin 2010
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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"
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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
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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
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• 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
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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
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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
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GROTTES
Introduction History Content Examples Belgium 8
"Grotte Ste Anne" Tilff
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 8
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GROTTES
AKWA
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GROTTES
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 10Viaduc de Remouchamps (E25)
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GROTTES
Schmitz& Schroeder Line infrastructure and the role of engineering geology in the Belgian karst belt - Ingeokring 2003
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 11
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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
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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).
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 13
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DOLINES
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 14
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DOLINES
Vallon de Beauregard (Boncelles - Liège) Schmitz & Schroeder
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 15
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DOLINES
Profondeville
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 16
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DOLINES
Amostrène
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 17
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DOLINES
Amostrène
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 18
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KARSTS DIVERS ET DIFFUS
M.L. Abu-Shariah, 2009
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KARSTS DIVERS ET DIFFUS
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 20
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KARSTS DIVERS ET DIFFUS
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 21
Mont-Godinne, photo CS
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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
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 22
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PALEOKARSTS
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 23
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PALEOKARSTS
tunnel de Flémalle (Liège)
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 24
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PALEOKARSTS
tunnel de Flémalle (Liège)
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 25
Tunnel de Soumagnecontact Namurien / Viséenphoto Nicolas Vergara
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PUITS NATURELS
Tournaisis
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 26
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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
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PUITS NATURELS
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 28
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PUITS NATURELS
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 29
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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
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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
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ATLAS DU KARST - ZONES DE CONTRAINTES
Vallon de Beauregard (Boncelles - Liège
Introduction Phénomènes Reconnaissances Cartographie Mitigation 32
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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
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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