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Effondrement et dolines
Bases
Les phénomènes d’effondrement et de tassement surviennent quand du calcaire, du gypse ou de la roche salifère sont attaqués et partiellement dissous ou érodés par des circulations d’eau. Les cavités créées peuvent s'effondrer et conduire à un affaissement progressif ou à un effondrement subit de la surface du terrain. Ce phénomène touche le plus souvent les régions karstiques du Jura, des Préalpes et de certaines parties des Alpes, ainsi que les dolomies et calcaires dans le sud des Alpes. En plus des causes naturelles comme de fortes pluies ou une fonte intense de la neige, les activités de construction (vibrations, charge supplémentaire) et anthropiques (fuites au niveau des conduites d'eau potable et d’eaux usées ou sondes géothermiques) peuvent favoriser la formation de cavités ou déclencher un effondrement.
Objectif de protection recommandé : le bâtiment reste intact jusqu’à un événement tricentennal et protège les personnes se trouvant à l’intérieur.
Termes spécifiques
Karst : Paysage de calcaire lixivié par l'eau circulant sous terre. Il se caractérise par la présence de dolines et de manière générale par l'absence de réseaux d'eau en surface.
Doline (aussi appelée effondrement de terrain) : Il s'agit d'une dépression à la surface du terrain, le plus souvent en forme d’entonnoir, qui apparaît en raison de l'effondrement d’une cavité dans le sous-sol. Les dolines surviennent exclusivement dans les régions karstiques.
Affaissement : Dans le contexte des dolines, ce terme utilisé de manière très diverse se différencie clairement des tassements de sol qui peuvent par exemple survenir en raison de la nature défavorable du terrain. Il implique un lent processus d'enfoncement ou d'altération des couches supérieures du sol en conséquence directe ou indirecte de la formation de cavités dans le sous-sol.
Solubilité : La masse de roche soluble par litre d’eau. Dans les roches salifères et le gypse en particulier, la formation de cavités peut progresser très vite si la quantité d’eau requise est disponible.
Doline de dissolution : En raison de la lixiviation progressive de la roche, les fissures et cavités s’élargissent entre la surface et le sous-sol. Par conséquent, la surface du sol continue progressivement de s’affaisser et laisse une doline en forme d’entonnoir. Perte : Cas spécial de doline de dissolution qui disparaît dans un ruisseau.
Doline de suffosion : Quand du calcaire est recouvert de terrain meuble, des cavités se forment à l’interface sol – roche (toit du rocher) en raison de processus de dissolution. Si le terrain de couverture cède progressivement, une cavité caractéristique de plus en plus grande se forme.
Doline de suffosion : Quand du calcaire est recouvert de terrain meuble, des cavités se forment à l’interface sol – roche (toit du rocher) en raison de processus de dissolution. Si le terrain de couverture cède progressivement, une cavité caractéristique de plus en plus grande se forme.
Doline d'effondrement : La solubilité accrue de la roche due à la lixiviation souterraine amoindrit la portance du sous-sol. Ensuite, un effondrement très subit (effondrement de terrain) peut survenir à la surface du sol.
Les dolines peuvent présenter des tailles et des proportions diverses et s’agrandissent en permanence au fil du temps. Souvent, plusieurs dolines sont proches les unes des autres ou forment une chaîne, le long de cours d'eau souterrains ou de zones de transition et de ruptures dans la roche. On le constate facilement au moyen d'un modèle numérique du terrain, comme le montre l’extrait de carte suivant de la zone au sud du Soliat (VD).
Paramètres d’intensité pour le dimensionnement
Les problèmes de stabilité en lien avec les dolines se limitent aux régions de roches calcaires à potentiel karstique. Elles sont indiquées sur la carte du karst (source : http://www.swisskarst.ch, www.isska.ch) :
Selon OFEV 2016 les degrés d’intensité sont délimités comme suit :
- Présence possible de dolines ou roche soluble -> intensité faible
- Présence avérée de dolines -> intensité moyenne
- Présence de dolines et danger d’effondrement avérés -> intensité forte
La présence de karst et de zones d’infiltration ainsi que tous les signes de la présence de dolines dans l’environnement proche constituent des facteurs aggravants. Des drainages ou un recouvrement très important et très résistant avec du sédiment permettent de diminuer le risque d’effondrement. En plus des causes naturelles comme de fortes pluies ou une fonte intense de la neige, les activités de construction (vibrations, charge supplémentaire) et anthropiques (fuites au niveau des conduites d'eau potable et d’eaux usées ou sondes géothermiques) peuvent déclencher un effondrement.
En général, les informations figurant sur les cartes de dangers ne suffisent pas à déterminer avec certitude le danger lié aux dolines à un endroit précis. Pour cela, un spécialiste doit établir une expertise spécifique qui analyse précisément les caractéristiques du sol et les causes possibles de tassement ou d’effondrement. Faites appel à un géologue ou à un géotechnicien. Il est surtout important de ne pas examiner uniquement la stabilité du terrain à bâtir à proximité immédiate, mais également sa géologie souterraine.
Situations de danger
Situation de danger 1 : Affaissement sur une petite surface, effondrement local
Seule une petite part de la surface au sol du bâtiment est concernée par l’affaissement ou l’effondrement. En fonction de la rigidité de la structure du bâtiment et de son type de fondations, de petits tassements de la partie de bâtiment concernée peuvent survenir. En règle générale, la stabilité structurelle est menacée localement, mais la stabilité d'ensemble reste garantie.
Situation de danger 2 : Affaissement sur une grande surface, vaste effondrement
Une part importante de la surface au sol du bâtiment est concernée par l'affaissement ou l’effondrement. La stabilité globale du bâtiment n’est donc plus garantie. Le bâtiment peut s’incliner ou se fissurer selon le type de fondations et le concept statique de la construction. Un danger d’effondrement implique toujours également un danger de mort pour les personnes.
Types et causes de dommages
Des mouvements ou tassements différentiels du sous-sol peuvent nuire à la stabilité des bâtiments même s’ils se produisent de manière lente et continue. On rencontre fréquemment un enfoncement ou une inclinaison de certaines parties de bâtiment et la formation de fissures dans les parois et les plafonds. Les portes et les fenêtres deviennent rapidement inutilisables, des conduites peuvent se rompre et les voies d’accès peuvent subir des dommages. En fonction du degré de dommages, la capacité portante du bâtiment peut être remise en question en plus de son aptitude au service, mettant fortement en danger les personnes. Les réparations sont souvent très coûteuses et compliquées, et ne présentent qu'une efficacité à court terme si le processus d'affaissement n’est pas stabilisé.
Dans des cas extrêmes, le bâtiment entier ou des parties de bâtiment s'effondrent ou s’affaissent subitement. Dans cette situation, les personnes et les animaux dans le bâtiment et autour de celui-ci sont en grand danger. Souvent, les dommages structurels et le danger résiduel d'effondrement sont si graves qu’aucune réparation ni reconstruction au même endroit n'est possible moyennant des efforts proportionnés. Il est essentiel de pouvoir prévenir cette situation, mais aussi de pouvoir évacuer à temps.
Mesures de protection
Pour contribuer de la manière la plus efficace à réduire le risque, il faut choisir un emplacement le plus sûr possible pour le bâtiment, car en construisant sur une doline qui devient de plus en plus profonde ou qui a été comblée, on doit s'attendre à ce que le sol soit moins stable. Consultez la carte du karst ou une carte géologique et renseignez-vous pour savoir si les environs sont connus pour abriter des cavités ou des dolines. Dans les zones de danger potentiel, engagez toujours un géologue ou un géotechnicien afin de connaître au mieux l'ampleur du processus d'affaissement et ses causes. Choisissez un mode de construction adapté et renforcé. Limitez aussi à un minimum le potentiel de déstabilisation du sol durant la construction et l’exploitation.
Propositions de concepts et de mesures de protection pour les différentes parties du bâtiment : Protection des bâtiments.
Normes et directives
Normes de construction générales et relatives aux structures porteuses
Normes générales
SIA 480 (2016) : Calcul de rentabilité pour les investissements dans le bâtiment. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
Normes sur les structures porteuses
SIA 260 (2013) : Bases pour l'élaboration des projets de structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 261 (2014) : Actions sur les structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 261/1 (2003) : Actions sur les structures porteuses – Spécifications complémentaires. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 267 (2013) : Géotechnique. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 267/1 (2013) : Géotechnique - Spécifications complémentaires. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 269 (2011) : Bases pour la maintenance des structures porteuses. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 269/1 (2011) : Maintenance des structures porteuses - Actions. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich
SIA 465 (1998) : Sécurité des ouvrages et des installations. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
SIA 469 (1997) : Conservation des ouvrages. Société suisse des ingénieurs et des architectes, Zürich.
Directives techniques (sélection)
Directives générales
SVGW (2010) : Directive pour conduites de gaz G2. Société Suisse de l'Industrie du Gaz et des Eaux, Zürich.
SVGW (2013) : Directive sur la distribution d'eau. Directive W4 pour l’étude, la construction, l’essai, l’exploitation et la maintenance des réseaux d’eau potable à l’extérieur des bâtiments traite des sujets essentiels pour la distribution d’eau. Société Suisse de l'Industrie du Gaz et des Eaux, Zürich.
Évacuation des eaux
Suissetec/VSA (2012) : SN 592000:2012: Installations pour évacuation des eaux des biens-fonds – Conception et exécution .
VSA (1996) : Planung der Liegenschaftsentwässerung. Informationsforum der VSA Fachgruppe „Liegenschaftsentwässerung“, Olten.
VSA (2002) : Evacuation des eaux pluviales : Directive sur l'infiltration, la rétention et l'évacuation des eaux pluviales dans les agglomérations. Association suisse des professionnels de la protection des eaux, Zürich. (Update 2008)
Littérature
Littérature générale
Egli, Th. (2007): Recommandations - Protection des objets contre les dangers naturels météorologiques. Association des établissements cantonaux d'assurance incendie, Berne.
OFEV ( 2016): Protection contre les dangers dus aux mouvements de terrain. Aide à l’exécution concernant la gestion des dangers dus aux glissements de terrain, aux chutes de pierres et aux coulées de boue. Office fédéral de l’environnement, Berne. L’environnement pratique n° 1608: 98 p.
OFROU (2012): Dangers naturels sur les routes nationales : Concept de risque. Méthodologie basée sur les risques pour l’évaluation, la préven-tion et la maîtrise des dangers naturels gravitationnels sur les routes nationales, Office fédéral des routes, Berne.
PLANAT (2009): Concept de risque appliqué aux dangers naturels. Plate-forme nationale "Dangers Naturels", Berne.
Fondation de prévention des établissements cantonaux d'assurance (2014): Prevent-Building – une méthode et un outil d’évaluation de l’efficacité, de la rentabilité et de l’acceptabilité des mesures de protection des bâtiments, destinés à parer aux risques naturels gravitationnels et météorologiques. Rapport concernant la phase 1 incluant les adaptations de la phase 2. Groupe de travail Prevent-Building: WSL-Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF, Egli Engineering AG, Geotest SA, B,S,S. Volkswirtschaftliche Beratung, Version 12.05.2014. (Download)
Suda J. und Rudolf-Miklau F. (Hrsg.) (2012): Bauen und Naturgefahren, Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz. Springer, Wien.
Dolines
Arbeitsgruppe Geologie und Naturgefahren (1998): Geologische Naturgefahren in der Schweiz. Separatdruck aus: Bulletin für angewandte Geologie 3/1, ISSN 1420-6846.
Lang, H.-J. et al. (2010): Bodenmechanik und Grundbau. Das Verhalten von Böden und Fels und die wichtigsten grundbaulichen Konzepte, 9. bearbeitete Auflage, Springer Verlag, Berlin.
ISSKA (2017): Les Dolines -Processus de formation, Fonctions et conservation, Conseils pratiques. Institut Suisse de Spéléologie et de Karstologie, La Chaux-de-Fonds.
Smoltczyk, U. [Hrsg.] (2009): Grundbau Taschenbuch, 7. Auflage,. Teil 1, Geotechnische Grundlagen, Ernst und Sohn, Berlin.
Smoltczyk, U. [Hrsg.] (2009): Grundbau Taschenbuch, 7. Auflage, Teil 3, Gründungen und geotechnische Bauwerke, Ernst und Sohn, Berlin.