Introduction Les cavités souterraines et les déformations d’une roche volcanique Bien avant l’homme, la nature a su creuser des sou...
Introduction
Les cavités souterraines et les déformations d’une roche volcanique
Bien avant l’homme, la nature a su creuser des souterrains et parfois avec des dimensions surprenantes (la salle du Sarawak sur l’île de Bornéo mesure 600 m sur 415 m et 80 m de haut... sans aucun soutènement !). Les grottes, gouffres et autres cavités karstiques issus d’une dissolution chimique et d’une érosion par le passage de l’eau ont hébergé les premiers hominidés. En France on connaît surtout la grotte de Lascaux ou la grotte Chauvet récemment découverte avec leurs peintures rupestres préhistoriques. Aujourd’hui elles font le bonheur des spéléologues, et le malheur des ingénieurs civils qui essaient par tous les moyens de les éviter. Ces vides se rencontrent uniquement dans les régions calcaires et gypseuses, exceptionnellement dans les régions volcaniques (conduits de lave) c’est le cas de la Réunion et les Comores etc.
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| Affaissement du sol à Moroni-Oasis ©habarizacomores |
Les ingénieurs Géotechniciens autrement dit les Mécaniciens des Roches se méfient de ces roches pour toutes activités, expliquent les dangers de ces types de trois roches dans la construction des ouvrages de génie civil :
- - Les gypses (CaSO4) : la cavité peut se produire par une dissolution dont le taux d’ablation est plusieurs mm / an lorsque la roche est baignée par une retenue
- - Les Calcaires (CaCO3) : la cavité se crée par une dissolution dont le taux d’ablation est de l’ordre de 10-4 m/an (1 cm/siècle)
- - Les Roches Volcanique (exp Basalte) : la cavité peut se créer, Géologiquement par la nature de la roche et Mécaniquement par l’évolution et la modification des contraintes initiales de la roche par l’intermédiaire des activités humaines environnantes.
Le But de cet article c’est d’étudier l’effondrement ou cavité d’une roche basaltique qui s’est produit aux Comores à Moroni dans le quartier OASIS.
Comment alors trouver les origines (causes) et quels sont les recommandations ?
Dans cet étude scientifique, on va expliquer le phénomène dans plusieurs cas, scientifiquement toutes choses qu’on va expliquer, nous allons essayer de faire un modèle.
En Géologie :
La nature géologique de la zone est constituée d’une roche volcanique basaltique, en se rappelant qu’une roche volcanique est un résultat d’une activité magmatique qui a tendance à remonter à la surface terrestre. A la surface, la matière minérale en fusion (magma) est sous forme de lave.
La lave va subir un refroidissement et solidification pour devenir des roches volcaniques ( le Ex : basalte).
Les basaltes sont surtout dans le pays de volcanisme effusif c’est le cas des Comores.
Les roches volcaniques forment un assemblage des couches suivant la couche la plus ancienne à la plus récente et et qui laissent parfois des vides (cavités souterraines) qui se progresse par la modification de la contrainte de la roche et aussi par les activités humaines
En Mécanique Des Roches (MDR),
On désigne la contrainte par des flèches (verticales et horizontale) pour expliquer les phénomènes.
En MDR, trois hypothèses expliquent mécaniquement comment les cavités se produisent, dans cet article deux qui nous intéressent :
- Première (1er) hypothèse : L’apparition d’une cavité du à son propre poids
Dans ce cas, les contraintes et les mouvements tectoniques ont réagis seules pour pouvoir créer une instabilité de la roche.
- Deuxième (2eme) hypothèse : Apparition d’une cavité par l’intermédiaire d’une charge l’apparition d’une cavités due au poids de la roche en ajoutant aux charges extérieures
- Troisième (3eme) hypothèse : Terrain élastique avec des contraintes hydrostatiques (présence de l’eau )
Cette hypothèse, on n’en parle pas sur notre article.
- Sur les 3 hypothèses, c’est la 2eme hypothèse qui fait la simulation expliquant le phénomène.
En effet, la plupart des effondrements vont toujours avec les cavités, pour cela, on peut dire que l’effondrement, ou la fissuration est dû par les contraintes de cisaillement et de traction maximale
σ max = γ L2 / 2 t ; τ max = γ L / 2 .
Dans notre cas, on constate que le lieu du catastrophe se situe à quelques mètres de la route qui explique la répartition des charges dynamiques (vibrations) tout au long de la roche qui se combine avec des charges statiques .L’action répétitive, conduit à une augmentation, progression de la cavité d’où diminution ou disparition des contraintes agissant sur la cavité.
Les roches volcaniques contrairement les roches carbonatées dont les cavités sont créées par la dissolution de la roche, les cavités sur les roches volcaniques se sont créées dès la coulée de lave par la succession des couches et ces les activités sur les zones qui vont rendre la situation très dangereuse (tassement, effondrement …) .
Conclusion et Recommandation
Ce que nous pouvons dire , l’effondrement, la fissuration ( tassement ) sont les conséquences d’un processus de plus années d’une cavité souterraine qui s’est progressée par les contraintes dues au poids propre de la roches et par la combinaison des charges (passages des automobiles…) aux zone environnante mais aussi par les activités humaines .Nous devons retenir que partout où les laves basaltique s’accumulent , il y a certainement des vides et des cavités qui peuvent se progresser suivant l’évolution de l’état de contrainte initiale.
En Géotechnique
Comme tout projet oblige une étude de reconnaissance de sol et roche (Etude géotechnique) , les ingénieurs géotechniciens / la mission de la norme française NFP 94-500 de l’ingénierie géotechnique interdit de construire sur certains sols et certaines roches :
o Sur une roche qui présente une cavité souterraine, surtout les roches volcaniques
o Un remblai de grande hauteur quelque soit sa nature et quelque soit la durée de ce remblai
o Dans des sols argileux gonflants ou plastiques sans une amélioration ou traitement
o Dans une roche gypseuse et quartzeuse qui subit une dissolution au contact de l’eau
o Au pied d’un versant ou sur un talus instable
Recommandations
- Il est recommandé de réaliser une étude géotechnique avant tout projet de construction, pouvant déterminer les zones à risques (cavités, glissement, fissurations, tassement..) qui sera complétée par une étude géophysique
- Il est temps que les responsables des Directions clefs de notre pays arrivent à mettre en place une stratégie de construction adaptée aux aléas climatiques pour cela il faut des spécialistes dignes dans toutes ses directions (Direction de travaux publics, laboratoire national, Direction de COSEP)
- Compléter le programme universitaire notamment dans le département de STE et Génie Civil en enseignant la mécanique de roche et aussi la géotechnique
Abdallah Ali, Ingénieur géotechnicien responsables des projets de génie civil /sols au bureau d’etudes Infragroupe (groupe des infrastructures) et Enseignant chercheur à ISPC
Tel : 351 39 15
