L'évaluation des risques liés à la présence d'ouvrages souterrains (carrières, mines, cavités naturelles) en cours d'exploitation et/ou abandonnés pose légitimement la question de la stabilité dans le temps de ces ouvrages souterrains. Dans ces travaux nous nous intéressons plus particulièrement aux carrières souterraines de craie abandonnées qui sont soumises à des sollicitations hydromécaniques et notamment à des cycles d'humidification / séchage et/ou d'ennoyage souvent en liaison avec les saisons.

Avec le changement climatique et devant le risque de crues exceptionnelles et ses conséquences sur ces ouvrages souterrains, il est important de comprendre et maîtriser les mécanismes à l'origine des instabilités afin d'en prévoir l'ampleur et l'impact notamment en surface.

En janvier 1910 est survenu l'effondrement de la carrière souterraine dite « Beaulieu », située dans la commune de Château Landon (77), après une suite de précipitations et la forte crue d'un cours d'eau situé en pied de carrière. Cet effondrement a généré un glissement de terrain important emportant ainsi plusieurs habitations et causant la perte de 7 vies humaines.

La carrière Royer (propriété du département de la Seine-et-Marne) voisine de la carrière Beaulieu a été instrumentée depuis 2020. Elle a été retenue comme site pilote car elle présente de fortes similitudes géologiques et géomécaniques avec la carrière effondrée. L'objectif de cette instrumentation est de suivre l'impact des variabilités saisonnières sur les déformations du massif.

Le comportement de la craie de Royer a fait l'objet de nombreuses études (Lafrance 2016, Gombert et al., 2018, Souley et al., 2019). Toutefois très peu de données ont finalement pu être collectées en raison de sa sensibilité à l'eau, rendant ainsi les essais de laboratoire difficiles à réaliser en dépit de la mise en œuvre d'une métrologie expérimentale particulière. Les principaux objectifs des travaux actuels sont l'amélioration des connaissances du comportement hydromécanique de la craie soumise à des sollicitations cycliques et le développement d'une approche de modélisation numérique pertinente pour l'analyse de la stabilité à long terme des cavités dans des conditions environnementales complexes.

Ces nouveaux travaux doivent permettre de compléter la base de données expérimentales issues des études antérieures et de comprendre les mécanismes d'interaction eau-roche à l'origine du comportement rhéologique de cette roche.

Des essais à court et long termes pour caractériser le comportement hydro mécanique de la craie ont été réalisés sous différentes conditions hydriques représentatives de celles rencontrées dans les carrières abandonnées. L'analyse des mesures in situ, ainsi que l'identification des mécanismes d'interaction eau-roche de cette craie, ont permis de développer un modèle rhéologique de comportement. Des simulations des essais sur échantillons ont été réalisés. Ce modèle sera ensuite implémenté dans un code de calculs, puis vérifié sur des chemins de chargements simples. Comme applications aux structures souterraines, les calculs seront réalisés en tenant compte de différents scenarios (massif en charge hydraulique, massif sec ou partiellement saturé).