Qu'elles soient d'origine naturelle (creusées par l’eau en milieu soluble), ou anthropique (marnières, tunnels…), les cavités souterraines peuvent affecter la stabilité des sols.
L’une des spécificités majeures de cette problématique, spécifique des mouvements de terrain, relève de la dimension «cachée» de l’aléa souterrain, souvent invisible pour les populations et oublié de tous surtout lorsque les cavités sont anciennes.
Avertissement : L'ensemble des cavités inventoriées sur ce site peut présenter des dangers liés à leur instabilité, à la présence possible de "poches" de gaz ainsi qu'à la montée très rapide des eaux lorsqu'il s'agit de cavités naturelles. Y pénétrer, comme s'en approcher, peut être grave de conséquences.
Connaissance du risque sur le territoire
Plus de 500 000 cavités recensées (hors mines) parsèment le sous-sol français. Toutes les régions françaises sont concernées par ce risque.
Cependant selon la nature des sols, la répartition des cavités varie, qu’elles soient d’origine naturelle (formation de réseaux karstiques dans les calcaires du Sud de la France par exemple) ou dues aux activités humaines : creusement de caves pour le stockage de vin dans le Val de Loire, exploitation de la craie à des fins d’amendement des terres agricoles en Normandie, etc
L’inventaire, la détection et la caractérisation des cavités permettent de les situer, d’évaluer leur degré de fragilité et d’anticiper d’éventuelles dégradations pouvant remonter jusqu’en surface.
Exposition du territoire
Toutes les régions françaises recèlent des cavités souterraines.
Les régions de socles géologiques anciens (Bretagne, Auvergne, Morvan, Corse, Vosges et Ardennes), du fait de la nature de leur sous-sol (granites, schistes, grès…) sont moins pourvues en cavités non minières (les mines métalliques y étant nombreuses).
Les cavités souterraines non minières ont une répartition privilégiant certaines régions :
- carrières : Ile de France (4 700 ha environ sous minés), Nord-Pas-de-Calais (2 000 ha rien que pour le département du Nord), Aquitaine et Poitou-Charentes (2 000 ha en Gironde), Basse-Normandie (plus de 300 carrières recensées au siècle dernier) ;
- marnières (carrières de craie pour l’amendement) : la Haute-Normandie présenterait environ 120 000 marnières selon les services de l’Equipement ;
- caves : les Pays de la Loire et le Centre recèlent dans le Val de Loire plusieurs milliers de caves ayant servi de champignonnières, de caves à vins ou d’habitations troglodytiques ;
- sapes de guerre : les lignes de front successives de la première guerre mondiale ont conduit à laisser plusieurs milliers de sapes de guerre en Picardie et dans la région Nord-pas-de-Calais ;
- cavités naturelles : les grands massifs calcaires du Jura, des Alpes, des Pyrénées, et de la bordure Sud du Massif Central (Ardèche, Cévennes, Causses) contiennent plusieurs dizaines de milliers de cavités karstiques.
La base de données Cavités
Afin de recenser, localiser et décrire ces cavités souterraines, l’État a confié au BRGM l’établissement d’une base de données nationale.
Département par département, la base de données Cavités recense les cavités souterraines abandonnées (hors mines) sur l’ensemble du territoire métropolitain, et met à disposition les informations de base permettant l’étude des
phénomènes liés aux cavités.
Elle est accessible dans la rubrique Accès aux données de ce dossier.
Détection et reconnaissance de cavité
Parce que la méconnaissance des cavités peut engendrer un risque pour un projet, un bien ou des personnes, il peut s’avérer nécessaire de recourir à des investigations pour la détection et la reconnaissance de celles-ci.
La démarche globale de détection et de reconnaissance des cavités s’organise en quatre phases successives, plus ou moins développées selon les enjeux potentiellement impactés ainsi que la typologie et l’importance des cavités (dimension, nombre, profondeur…).
Phase 1 : Etudes documentaires
Les études documentaires sont un préalable indispensable à toute recherche ou reconnaissance de cavités. Elles se déroulent en deux étapes :
- 1. l’expertise géologique, qui consiste à porter un avis sur la nature des matériaux présent en sous-sol et sur la structure du terrain concerné permet : d'une part, de trancher sur la possibilité de présence de cavités naturelles et/ou anthropiques et d'autre part, de cibler les méthodes adaptées à la détection des cavités ;
- 2. la phase d’enquête, qui consiste à exploiter toutes les sources d'information disponibles (inventaires de cavités, archives historiques, photographies aériennes, ...), permet de documenter les cavités et les phénomènes survenus en lien avec celles-ci. Elle peut comporter une enquête orale auprès de la population locale, ainsi que des visites de terrain.
Phase 2 : Reconnaissance par méthode de terrain directe : relevés de géométrie des cavités visitables
Lorsque la phase d'enquête a mis en évidence l’existence de cavités localisées et visitables et que la situation le nécessite, une opération de relevé géométrique peut être entreprise.
Selon l’accessibilité de la cavité et le niveau de précision requis, le relevé sera réalisé soit par un géomètre expert, soit par arpentage soit par un spéléologue.
Phase 3 : Reconnaissance par méthodes de terrain indirectes : investigations par méthodes géophysiques
Les méthodes de reconnaissance décrites ci-dessous sont généralement réalisées par des bureaux d’études en géotechnique et/ou en géophysique possédant les qualifications spécifiques dans la maitrise des techniques.
Différentes méthodes de géophysique peuvent s'appliquer à la recherche de vides souterrains (microgravimétrie, reconnaissance sismique, prospection électrique, électromagnétisme). Les caractéristiques des cavités (taille, profondeur, remplissage…) et de leur environnement (géologie, zone urbaine, présence de matériaux conducteurs…) déterminent la méthode à mettre en oeuvre.
Les mesures obtenues par les méthodes géophysiques fournissent une image des couches géologiques du sous-sol. L’interprétation de cette image permet la détection d’anomalies géophysiques pouvant s'expliquer par la présence de cavités souterraines.
Phase 4 : Reconnaissance par forage
Les anomalies mises en évidence par les méthodes géophysiques peuvent ensuite faire l’objet d’investigations par forage (destructifs ou carottés) pour identifier directement les formations présentes et les vides éventuels. Lorsqu'ils sont de diamètre suffisant, les forages permettent aussi d’ausculter par des moyens vidéos la cavité traversée.