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Plan de Prévention des RisquesMouvements de Terrain liésaux cavités souterraines

Le PPR Achicourt - Arras - Beaurains

06

Introduction

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.

Les différentes cavités

01

Les désordres en souterrain

02

Les témoignages gravés dans la pierre

03

Les risques mouvements de terrain

04

La gestion du risque

05

Cavités souterraines

Sommaire

Les cavités souterraines dans le Pas-de-Calais

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 souterrains refuges ou « muche »

Les caves et les « boves »

Les ouvrages militaires

Les carrières d’exploitation

01 Les différentes cavités

01 Les différentes cavités

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.

Les souterrains refuges ou « muches »

Extrait de plan de souterrain refuge d’HermiesSource : Inventaire BRGM 2012

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

Les souterrains refuges

Vue d’un couloir – souterrain d’HabarcqPhoto DDTM

Vue d’une salle – souterrain de VéluPhoto DDTM

Les souterrains refuges

01 Les différentes cavités

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.

Les caves et les « boves »

Extrait de plan de bove - Source : Inventaire 2018

Les caves et les "boves"

Les caves et les « boves »

01 Les différentes cavités

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.

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

Les ouvrages militaires

01 Les différentes cavités

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 ».

Les carrières d’exploitation

Extrait de pan de carrière chambre et pilierSource : Inventaire 2018

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

Les carrières d’exploitation

Différentes vues en carrière Réseau Ronville – Arras

Les carrières d’exploitation

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….

02 Les désordres en souterrain

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

03 Les témoignages gravés dans la pierre

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

Les ruptures de tête de puits

Les fontis

Les ruptures de piliers

04 Les risques mouvements de terrain

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°.

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

04 Les risques mouvements de terrain

Les tassements

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.

04 Les risques mouvements de terrain

Les ruptures de tête de puits

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

04 Les risques mouvements de terrain

Les fontis

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.

04 Les risques mouvements de terrain

Les ruptures de piliers

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

La surveillance

Traiter ou supprimer le risque

Réglementer la surface

05 La gestion du risque

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.

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

05 La gestion du risque

L'amélioration de la connaissance

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.

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

05 La gestion du risque

La surveillance

Sécurisation de puits

Renforcement de pilier

Renforcement de voûte

Boulonnage

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.

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

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.

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

05 La gestion du risque

Traiter ou supprimer le risque

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).

Fondation pieu

Fondation radier

Exemples de méthode de constructionSource : Rapport sur la caractérisation des phénomènesAlp’géorisques – juillet 2019

05 La gestion du risque

Réglementer la surface

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

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

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

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.

Étape 2

Étape 3

Étape 4

Étape 1

01

02

04

03

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

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

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

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

Étape 1 : Le recensement des cavités

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.

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

Cartes des phénomènes sur Achicourt, Arras et Beaurains

Carte des phénomènes sur le territoire de Beaurains

Carte des phénomènes sur le territoire d’Arras

Carte des phénomènes sur le territoire d’Achicourt

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Étape 1 : Le recensement des cavités

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

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Étape 1 : Le recensement des cavités

Lien vers le rapport de caractérisation des aléas et les cartes

Étape 2 : Caractérisation des aléas

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.

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

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Aléa de référenceL’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.

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

Source : Inventaire – Alp’géorisques / DDTM 62

Étape 2 : Caractérisation des aléas

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

Présomption de videCertaines 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 :

Étape 2 : Caractérisation des aléas

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

Hiérarchisation de l’aléa cavité souterraineLe 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.

Étape 2 : Caractérisation des aléas

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

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

Hiérarchisation de l’aléa cavité souterraineL’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 :

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Carte d’aléa sur le territoire de Beaurains

Carte d’aléa sur le territoire d’Arras

Carte d’aléa sur le territoire d’Achicourt

Cartes d'aléas sur Achicourt, Arras et Beaurains

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Aléa lié aux secteurs de tranchées

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.

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Source : Alp’géorisques / DDTM 62

Carte d’aléas sur le territoire de Beaurains

Carte d’aléas sur le territoire d’Arras

Carte d’aléas sur le territoire d’Achicourt

Cartes d'aléas sur Achicourt, Arras et Beaurains

Étape 2 : Caractérisation des aléas

Étape 3 : Identification des enjeux

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.

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

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

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

Étape 3 : Identification des enjeux

Étape 4 : élaboration des documents réglementaires

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.

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

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

Direction départementale des territoires et de la mer 100 avenue Winston Churchill CS 10 007 – 62 022 ARRAS Cedex