Impact du changement climatique sur les conditions

SUJET DE THESE
Impact du changement climatique sur la stabilité des cavités souterraines du Bassin de Paris. Le
rôle de l’eau sur les processus d’altération chimique, physique et mécanique de la craie.
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Directeurs de thèse: VALDES-LAO Danièle ([email protected] - 01.44.27.72.67)
GUERIN Roger ([email protected] - 01.44.27.45.91)
Unité de recherche : UMR 7619 Sisyphe –UPMC - cc105 – 4 place Jussieu – 75005 PARIS
Ecole doctorale de rattachement : Ecole Doctorale 398 Géosciences et Ressources Naturelles (UPMC)
Résumé du projet de thèse :
Le sous-sol français et en particulier le Bassin de Paris est riche de plusieurs milliers de carrières creusées dans la craie, le
calcaire ou le gypse, et donc certaines sont totalement ou partiellement ennoyées. L’augmentation du battement des nappes et
l’augmentation d’agressivité des eaux d’infiltration (effets attendus du changement climatique) peuvent conduire à la
déstabilisation des cavités souterraines (jusqu’à leur effondrement). La question posée ici est de savoir si le changement
climatique attendu, en modifiant le cycle de l’eau aura un impact significatif sur la stabilité des carrières souterraines?
La dégradation de la craie est contrôlée par des processus physiques d’origine thermique, hydrique, mécanique et
chimique, qui conduisent à une perte de ses capacités hydromécaniques. Les paramètres hydroclimatiques (hygrométrie, niveau et
qualité de l’eau, température de l’atmosphère et de la roche) sont donc des paramètres clés pour l’étude de la stabilité des carrières
de craie. Des essais en laboratoire ont en effet mis en évidence de fortes pertes de résistance de la craie en fonction de son degré de
saturation. La réponse des cavités souterraines aux fluctuations de ces paramètres hydroclimatiques n’a que peu été étudiée et deux
points sont particulièrement mal connus : l’effet des cycles d’ennoyage-dénoyage ou humidification-séchage ainsi que l’effet du
changement de la qualité des eaux souterraines et de leur agressivité.
Objectif / Démarche scientifique
L’objectif de la thèse est d’étudier l’impact du changement climatique sur la stabilité des carrières souterraines dans une
roche particulièrement sensible aux paramètres hydromécaniques : la craie du Bassin parisien. Ce projet est basé sur des
observations in situ dans la carrière de craie partiellement ennoyée de Saint-Martin-le-Nœud (Oise) et des expérimentations en
laboratoire. Il propose une approche pluridisciplinaire entre l’hydrogéologie, la géophysique et la géomécanique.
La démarche s’articule autour des 3 axes suivants :
1) étude de l’impact du forçage climatique sur les conditions
hydroclimatiques dans la cavité :
Approche couplée hydrogéologie / géophysique : étude des processus de
transferts et de dissolution dans la zone non saturée et la zone de battement
de la nappe basée sur des mesures in situ
2) étude de l’impact de ces conditions hydroclimatiques sur la stabilité de la
craie
Approche couplée hydrogéologie / géophysique /géomécanique in situ et
en laboratoire :
- in situ : suivi de la déformation , humectation, dissolution de
la craie en réponse au forçage naturel dans la cavité
- en laboratoire : suivi de résistance et déformation mécanique
sur des blocs de craie en réponse à des forçages contrôlés et
intensifiés
3) Mise au point d’un modèle simplifié de réponse des cavités au changement
climatique.
Mots clés : hydrogéologie, géophysique, hydromécanique, craie
Profil du candidat :
Bonnes connaissances en hydrogéologie et géophysique. Notions en hydromécanique. Aptitude et intérêt pour le travail de terrain.
La sélection des candidats se fera sur dossier, puis audition