BRGM BRGM - AQUITAINE J. LHOSTE CAVITES A BRANTOME (24) ET DES PARCOURS TROGLODYTIQUE DE L'ABBAYE EXAMEN DE LA STABILITE DES FALAISES

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1 BRGM PARCOURS TROGLODYTIQUE DE L'ABBAYE A BRANTOME (24) EXAMEN DE LA STABILITE DES FALAISES ET DES CAVITES J. LHOSTE R AQI 4S 92 Pessac, Mars 1992 BRGM - AQUITAINE Avenue du Docteur-Albert-Schweitzer Pesaac, France Tél. (33) Télócopieur : (33)

2 SOMMAIRE Pages 1 - INTRODUCTION 2 - CADRE GEOLOGIQUE. GEOGRAPHIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE 3 - COMPTE RENDU D'OBSERVATIONS 4 - MESURES DE PROTECTION PROPOSEES 5 - PRINCIPES DE CONFORTEMENT ET DES MOYENS DE SURVEILLANCE CONCLUSIONS LISTE DES FIGURES ET ANNEXES

3 LISTE DES FIGURES ET ANNEXES Figure 1 - Plan de situation à 1/ Annexe 1 - Tableau récapitulatif des points à traiter. Annexe 2 - Plan d'ensemble état des lieux à 1/500. Annexe 3 - Dossier photographique.

4 1 - INTRODUCTION La mairie de Brantôme en Dordogne a conçu et réalisé un parcours troglodytique de l'abbaye. Les travaux d'aménagement ont été exécutés en 1991, en vue de son ouverture au public, la mairie a demandé au B.R.G.M. (Agence Aquitaine) de procéder â un examen géologique et géotechnique du site afin de : - fournir un avis sur les risques d'instabilités liées aux talus rocheux et aux cavités existant sur le parcours ; - établir des recommandations pour traiter les risques identifiés. La visite sur site a été réalisée le 25 mars 1992 par un ingénieur géotechnicien du B.R.G.M. Il est rappelé que pour l'étude de l'aménagement du parcours deux études du B.R.G.M. ont été menées : - Avis géotechnique sur la stabilité des cavités et falaises concernées, réalisé en juin 1990 avec la mise en évidence de zones à risques (cf. rapport BRGM R AQI 4S 90). - Une étude géotechnique de la carrière située à l'ouest de l'église (secteur E sur le plan) avec avis de la stabilité globale réalisée en avril 1991 (cf. rapport BRGM R AQI 4S 91).

5 Commune de Brantôme -24- FIGURE 1 PLAN DE SITUATION GENERALE > Mont t>ainl-jean'''r?'^'i& ^^ lu ^7 ^ \-^-,i'''sla Coupelle"-, l ^ l'étude."'-y-rr ;-,,/ /. ' ^' /-ri' /T I ^ -l^"

6 CADRE GEOLOGIQUE, GEOGRAPHIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE (figure 1) Le parcours troglodytique à l'ouest de l'église de Brantôme est situé le long de la falaise qui domine la Dronne. La commune de Brantôme se situe à une trentaine de kilomètres au Nord de Périgueux. La falaise bordant la rivière Dronne est composée de calcaires du Turonien moyen (Crétacé supérieur). La roche exploitée est constituée de façon uniforme sur toute la hauteur par un calcaire bioclastique d'aspect crayeux très blanc, tendre et grossier en bancs massifs. Le sommet de l'assise (toit des carrières) est constitué de petits bancs de calcaire plus dur et quelquefois de calcarénites ocre qui, au siècle dernier, étaient appelées "chaudron" par les carriers. Sur le plan hydrogéologique, il existe une nappe d'eau dont le niveau piézométrique est subaffleurant au sol actuel de la carrière. Des sources alimentent la ville de Brantôme en eau potable. Leur exutoire se situe en pied de falaise.

7 COMPTE RENDU D'OBSERVATIONS Les observations sont reportées sur le plan d'ensemble à l'échelle 1/500. Le cheminement du parcours est divisé en secteurs de A à E. Tous désordres et observations sont répertoriés par des numéros repris pour des explications détaillées ainsi que dans l'atlas photographique annexé. Les détails sont reportés et commentés dans le tableau de l'annexe 1. Le déboisement et débroussaillage effectués à flanc et au sommet de falaise sont satisfaisants, exception faite de deux arbustes qui poussent à flanc de falaise (secteur B). La purge des blocs calcaires jugés instables a été exécutée, exception faite d'un bloc au toit d'une cavité (secteur A). De petits morceaux de pierre ou éclats de diamètre de 10 cm environ peuvent tomber sur les secteurs A et B. Les karsts présents au toit des cavités n'excluent pas un "débourrage" ou chute partielle de blocs. Trois secteurs présentent des fissures mécaniques, des fissures géologiques et décollement (cf. photos) qui fragilisent le toit ou les parements des cavités ce qui peut conduire à l'apparition de désordres graves : chutes de panneaux rocheux, déstabilisation du toit.

8 MESURES DE PROTECTION PROPOSEES 1 - Entretien annuel des zones déboisées et débroussaillées en tête et à flanc de falaise par traitements chimiques des feuilles et racines. 2 - Dans les secteurs A et B où la chute de petits blocs ou éclats de pierre est à craindre (quelques éclats récents ont été observés sur le sol) ; il est souhaitable d'effectuer la visite muni d'un casque de protection. 3 - Purge d'un bloc au toit d'une cavité secteur A. 4 - Deux karsts situés secteurs C et D devront être grillagés au toit par un treillis métallique de maille carrée 5 x 5 cm tendu, épingle et ancré au massif calcaire. Cette protection piégera les blocs venant à se détacher et permettra de visua liser la dégradation éventuelle dans le temps des karsts (mise en évidence par les blocs piégés par le grillage). Le grillage ne constituera pas une protection complète vis-à-vis d'un débourrage général du conduit karstique. Cet événement est jugé actuellement très peu probable. 5 - Zones de fissures dans les secteurs B, C et E (passage souter rain - accès à la carrière souterraine). Il s'agit de zones critiques ; les discontinuités observées constituent des faiblesses de la roche et nous ne connaissons pas actuellement leur évolution : stabilisation ou poursuite de l'ouverture des fissures.

9 - 5 - En effet, les témoins en ciment et/ou plâtre, actuellement présents sur des fissures au toit ne sont pas suffisamment représentatifs des mouvements de convergence ou affaissement de bloc ou pan de falaise et un dispositif de surveillance spécifique aux carrières souterraines est à prévoir. Des capteurs électroniques permettent de suivre en temps réel et continu les déplacements des massifs sus-jacents à la précision du 1/100 de millimètre. Nous proposons la mise en place d'un tel dispositif et son suivi dans le temps afin de connaître l'évolution de ces zones. Une durée d'observation significative (> 6 mois) est nécessaire pour établir un diagnostic précis. En l'état actuel : - En secteur C, la dégradation de la cavité est très avancée ; il est indispensable d'engager des travaux de confortement. en attendant ces travaux, ce secteur et ses abords doivent être interdits au public. - En secteur D et E, bien que moins élevé qu'en secteur C, le risque subsiste. Une surveillance attentive avec un dispositif spécifique est à engager dans les meilleurs délais. En cas de détection d'anomalies, les zones correspondantes devront être fermées au public. On peut s'affranchir de tous risques en engageant, dès à présent, des travaux de confortement. Ces éléments sont rassemblés dans le tableau récapitulatif ci-après (annexe 1).

10 PRINCIPES DE CONFORTEMENT ET DES MOYENS DE SURVEILLANCE - Treillis soudés : (Secteurs B et D) Les treillis soudés seront en acier (î 4 mm à maillage carré 50 X 50 imn, La densité générale d'épinglage sera de 4 épingles par m2 de treillis. Les épingles seront en acier (3 6 mm scellées au mortier ou à la résine dans le massif calcaire au toit sur 0,40 m de profondeur. - Boutonnage : (Secteurs B et E) Le boulonnage passif du toit et de la paroi à ancrage réparti sera effectué par des barres en acier DYWIDAG ou TOR de longueur 5 à 10 m dans un mortier de ciment à haute adhérence. Les plaques d'ancrage de dimension 150 x 150 x 10 mm seront protégées de deux couches de peinture antirouille et d'une peinture laquée de même couleur que la paroi. La technique du boulonnage présente l'avantage de solidariser les bancs de toit et de reconstituer une armature. - Soutènement (secteurs B et E) Le soutènement local peut se faire soit par des piliers maçonnés traditionnels, soit par piliers en béton armé avec poutre de répartition des charges au toit. Les ouvrages éventuels seront dimensionnés en fonction des contraintes exercés.

11 Surveillance : (Secteurs B et E) Un dispositif adapté à ce type de problème comporte :. des capteurs de défommation de grande précision (1/100 mm) : convergencemètre (mesure de tassement entre le toit et le sol) : 1 à 2 unités par cavité, fissuromètre (mesures des mouvements de fissures au toit ou sur les parements) : 2 à 3 unités sur les fissures principales.. une acquisition des données : L'ACQUITEL qui permet d'effectuer les mesures à distance à partir de n'importe quel minitel connecté au réseau PII et qui effectue en permanence et automatiquement des traitements de mesures. Plusieurs carrières de la Gironde sont équipées et suivies par ce système.

12 - 8 - CONCLUSIONS L 'examen détaillé du parcours troglodytique de l 'Abbaye de Brantôme effectué le 25 mars 1992 a mis en évidence des risques potentiels de faible étendue qui peuvent f soit être exclus du parcours troglodytique par l'interdiction au public de ces zones (environ 135 m'), soit être aménagés par des confortements et/ou surveillance. La visite des secteurs A et B devra se faire avec un casque de protection contre les éclats de rocher (5 à 10 cm') qui pourraient se détacher de la falaise. La purge d'un bloc au toit d'une cavité^ secteur A, devra être réalisée. En secteurs B et D, deux zones karstiques devront être protégées par un treillis métallique tendu et ancré. En secteur C, une cavité devra faire l 'objet de travaux confortatifs ou être fermée au public. En secteur B, une cavité devra être surveillée par un dispositif adéquat ou être confortée. Le passage souterrain situé dans le secteur E, qui mène à la carrière souterraine, devra être mis sous surveillance continue et/ou conforté. En effet, les dégradations au toit et au mur (fissures mécaniques et géologiques, désolidarisation de pan de mur) montrent que sa stabilité est limite, voire en post-rupture. De plus, ce passage est surmonté par le clocher de l'abbaye, donc fortement sollicité. L'entretien annuel de la végétation en tête et à flanc de falaise devra être exécuté. Nous restons à la disposition de la ville de Brantôme pour la définition des travaux confortatifs et d'un système automatique de surveillance.

13 ANNEXE 1 TABLEAU RECAPITULATIF DES POINTS A TRAITER

14 TABLEAU RECAPITULATIF DES POINTS A TRAITER SECTEURS N* PHOTO N* PLANCHE DESCRIPTION SOMMAIRE RECOMMANDATIONS A Pl.l (1-2) Bloc désolidarisé au toit de la cavité à côté, chute récente ou purge? - Purge de bloc A B PI. 2 (3) PI. 3 (4-5) Petits éclats et blocs en surface de falaise Altération de surface Arbustes à flanc de falaise - Port du casque - Coupe des arbustes - traitement chimique B PI. 3 (4-5) Idem Idem C PI. 4 (6-7) Conduits karstiques Trace de "débourrage ancien" Fissures géologiques Fissures mécaniques Fissures mécaniques obliques \- Treillis soudés 5 x 5 cm épingle ancré J- Dispositif de suirveillance adapté C PI. 5 (8) Cavité très fracturée au toit et sur les parois Désolidarisation d'un pan de falaise Travaux confortatif de soutènement et d'ancrage Dispositif de surveillance adapté D PI. 6 (9-10) Cavité destinée à la réception du public Présence de zone karstique importante Mise en place treillis soudés 5x5 épingle. ancré - surveillance adaptée E PI. 7 (11-12) Passage souterrain menant à la carrière clocher de l'abbaye sus-jacent Mise en place d'un dispositif de surveillance PI. 8 (13) Fissures géologiques et mécaniques au toit Fissure désolidarisant le pan de pilier Travaux confortatifs - soutènement - ancrage

15 ANNEXE 2 PLAN D'ENSEMBLE A 1/500 - ETAT DES LIEUX

16 Commune de BRANTOME -24- Plan d'ensemble état des lieux Échelle 1/500 Clôture en place 4 m <;7 Prise de vue ^ Purge de bloc Port du casque (chute de petit bloc) Fissures géologiques t'?'v;--v.-7:'^-.-- ÜAVUMi Fissures mécaniques-décollement.arbuste a supprimer et traiter Zone à interdire au public en l'état Karst et zones karstiques

17 ANNEXE 3 ATLAS PHOTOGRAPHIQUE

18 SECTEUR A - PLANCHE 1 PHOTO 1 Vue générale Bloc à purger désolidarisé du toit PHOTO 2 Idem Vue rapprochée

19 SECTEUR A ET B - PLANCHE 2 PHOTO 3 Flanc de falaise Petits éclats de pierre (éclatement au gel et désolidarisation par circulation des eaux météoriques) Port du casque conseillé.

20 SECTEUR B - PLANCHE 3 PHOTO 4 Arbuste poussant à flanc de falaise Couper, traiter

21 SECTEUR C - PLANCHE A PHOTO 6 Karst à l'angle de la salle Ancienne coulée ou "débourrage" PHOTO 7 Même salle Fissures mécaniques et géologiques au toit

22 SECTEUR C - PLANCHE 5 Salle très fracturée au toit et sur les parements PHOTO 8

23 SECTEUR D - PLANCHE 6 PHOTO 9 Salle de conférence et de réception ßri* 5 Karst profond au toit de la salle Vue d'ensemble de la zone

24 SECTEUR E - PLANCHE 7 PHOTO 11 Passage menant à la carrière souterraine Désolidarisation d'un pan de pilier PHOTO 12 Entrée du passage Fissure mécanique bloc désolidarisé

25 SECTEUR E - PLANCHE 8 PHOTO 13 Clocher de l'abbaye surplombant le passage Abbaye Passage menant à la carrière