AFFAISSEMENTS DU SOL

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Pour l'homme, le sol donne l'image même de la stabilité. Ni les modifications locales par érosion ou sédimentation ni les séismes ne mettent en cause cette référence. Alors, quand le sol se dérobe, l'homme est désemparé. Certes, la géologie enseigne que partout le sol monte ou descend – par exemple, les Pays-Bas s'enfoncent et la Scandinavie remonte –, mais généralement à une échelle de temps qui rend ces mouvements imperceptibles. Aux phénomènes naturels s'ajoutent ceux que l'activité humaine induit ou accélère, par le creusement de cavités en tout genre et par l'extraction des fluides du terrain. Des affaissements en résultent, qui peuvent être continus ou discontinus, dans le temps et dans l'espace. L'affaissement soudain s'appelle effondrement, et la zone effondrée présente des ruptures, des crevasses béantes ou des failles. Seuls les effondrements menacent les habitants, mais tous ces mouvements sont dangereux pour les bâtiments et les ouvrages d'art. Nous ne parlerons ici que des affaissements proprement dits ou déplacements verticaux du terrain vers le bas, à l'exclusion des mouvements le long des pentes, appelés glissements de terrain.

Genèse et mécanismes des affaissements

La pesanteur, loi physique sur l'attraction des corps, est le moteur des affaissements, moteur actif dès qu'il y a du vide sous la surface du sol. Que la pesanteur referme ce vide, et la surface du sol s'abaisse. On distinguera deux catégories de vides : les vides diffus, c'est-à-dire, la porosité naturelle des terrains, occupée par des fluides, et les vides francs que constituent les galeries et cavernes, naturelles ou artificielles. Dans la plupart des cas, l'examen du sol met en évidence des cuvettes d'affaissement, dont la forme classique est celle d'une assiette, ou des fontis d'effondrement (des puits ou des gouffres), à l'intérieur d'une cuvette plus ou moins apparente.

Affaissements en cuvette ou en fontis

Dessin : Affaissements en cuvette ou en fontis

Affaissements en cuvette ou en fontis au dessus d'une couche exploitée (en mine ou en carrière : en a, l'affaissement est continu; en b, l'affaissement est discontinu). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les vides diffus

La porosité des sédiments non cimentés et des remblais va de 20 à 50 p. 100, celle des vases et des tourbes peut dépasser 70 p. 100. Cette porosité initiale diminue lorsque les fluides interstitiels – air, eau, hydrocarbures –, en sont chassés, soit naturellement sous le poids de la couverture, soit par des surcharges ou des exploitations. Comme l'épaisseur des dépôts sédimentaires meubles et poreux se mesure en dizaines voire en centaines de mètres, par exemple à Mexico ou à Bangkok, les affaissements métriques ne sont pas rares.

Dans certains terrains sableux, la circulation de l'eau déplace les grains les plus fins ; la porosité augmente par endroits, permettant des affaissements localisés ; parfois même de véritables conduits se développent, que la ressemblance avec des terriers d'animaux a fait appeler « renards » ; ces vides francs modestes donnent lieu à un type d'effondrement appelé suffosion.

Les vides francs

Les galeries et les grottes naturelles sont fréquentes dans les roches solubles, comme les calcaires, et aussi dans les coulées de lave. L'homme y a ajouté les mines et les carrières souterraines, et bien d'autres caves, sapes, tunnels et cavernes. La plupart des mines et carrières se développent sur de grandes étendues suivant des couches stratigraphiques (de charbon ou de calcaire à ciment par exemple). Si une couche est enlevée complètement, son « toit » descend et la surface du sol s'affaisse. Pour l'éviter, il faut laisser en place une partie de la couche sous forme de piliers ; c'est le cas de nombreuses carrières souterraines. Si le minerai fait l'objet d'une exploitation intensive, des supports provisoires sont mis en place, après quoi l'affaissement est inéluctable.

Le cas des cavités isolées est différent parce que le terrain peut « faire voûte » au-dessus. Tant que leur toit ne s'écroule pas, l'affaissement est faible, mais, s'il s'écroule, la cavité peut déboucher vers la surface par un puits ou un cratère, appelé fontis.

Au-dessus d'une cavité, d'une mine ou d'un tunnel, la cuvette est plus large que la cavité (cf. , a), ses bords sont inclinés et fléchis, d'où un allongement à l'extérieur et un raccourcissement à l'intérieur (déformations qui se communiquent aux bâtiments) ; au contraire, le fontis est souvent plus étroit que la cavité initiale (cf. , b).

Affaissements en cuvette ou en fontis

Dessin : Affaissements en cuvette ou en fontis

Affaissements en cuvette ou en fontis au dessus d'une couche exploitée (en mine ou en carrière : en a, l'affaissement est continu; en b, l'affaissement est discontinu). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Affaissements en cuvette ou en fontis

Dessin : Affaissements en cuvette ou en fontis

Affaissements en cuvette ou en fontis au dessus d'une couche exploitée (en mine ou en carrière : en a, l'affaissement est continu; en b, l'affaissement est discontinu). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Pierre DUFFAUT, « AFFAISSEMENTS DU SOL », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/affaissements-du-sol/