Sinistres liés aux sondes géothermiques investigations géologiques

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1 Journée CFGI «La géothermie de minime importance» Sinistres liés aux sondes géothermiques investigations géologiques Par Anne-Valérie Barras

2 Au commencement.staufen, en Allemagne Sur la base des informations du Sept 2007 : 7 sondes géothermiques autour de la mairie de Staufen de plus de 100 m (caractère artésien pour 2 sondes) deux semaines après les travaux de forages, premières fissures apparaissent Mise en place d une surveillance : Entre mai 2008 et septembre 2009, élévation quasi-linéaire de 1 cm/mois. (élévation absolue au centre de la zone a atteint 35 cm en janv 2012) Hypothèse : hydratation et transformation de l anhydrite en gypse > 2

3 Au commencement.staufen, en Allemagne Multiples fissures sur une habitation avec le «velcro» «Staufen darf nicht zerbreche» > 3

4 Au commencement.staufen, en Allemagne janvier début des investigations : log de température, sondages de reconnaissance, essais de pompage, investigations géophysiques, essais sur les bentonites pour colmater les sondes > 4

5 Au commencement.staufen, en Allemagne Contexte géologique > 5

6 Au commencement.staufen, en Allemagne Résultats > 6

7 Au commencement.stauffen, en Allemagne 3.5 millions d euros d étude et de travaux de réparation (1 million pour les injections) Montant des dégâts (200 maisons fissurées) : 40 à 50 millions Travaux réalisés : reprise des sondes et mise en place d un pompage permanent Surrection : environ 3 mm/ mois 6 ans après Acceptation > 7

8 1 sinistre puis 2..jusqu à 6 dans le land du Bade-Wurtemberg Liste (2014) : Staufen, Wurmlingen, Schorndorf, Leonberg-Eltingen, Renningen, Rudersberg Autres sinistres liés à des cas d artésiannisme mais sans dommage 1 seul sinistre ne concerne qu un immeuble ; et tend à se propager Temps d apparition des pathologies variable : Ex. Wurmlingen : phénomène détecté en 2012 alors que le forage réalisé en 2002 contre 15 jours pour Staufen! jeudi 21 mai 2015 > 8

9 1 sinistre puis 2..jusqu à 6 dans le land du Bade-Wutemberg Contexte géologique commun : Keuper sur Muchelkalck profondeur de forages de 70 à 120 m avec alternance d aquifère/ aquitard mais chaque fois des cas particuliers jeudi 21 mai 2015 > 10

10 1 sinistre puis 2..jusqu à 6 dans le land du Bade-Wurtemberg Les causes des pathologies : Toutes les analyses des cas de sinistres ont montré des défauts de cimentation! Le point critique : mise en contact d eau avec des couches sensibles soit provenant d un aquifère supérieur qui percole vers le bas (Ex. Rudersberg) ou par remontée d eau d un aquifère profond (Ex Staufen) jeudi 21 mai 2015 > 11

11 Cas d un sinistre en Lorraine (Hilsprich) Chronologie En 2005: réalisation de 3 sondages géothermiques par battage (SGV). Les sondages ont été réalisés avec beaucoup de difficultés. Les sondes ont été posées mais n ont jamais fonctionnées En 2006, des désordres sont apparus au niveau de plusieurs maisons et sur le réseau routier de la commune d Hilsprich, la sur environ 450 m autour des sondes 2008 / 2009 Interventions du CETE (CEREMA) et du BRGM: concluant à la possibilité d un affaissement, lié à la dissolution de gypse ou de sel jeudi 21 mai 2015 > 13

12 Cas d un sinistre en Lorraine (Hilsprich) Interrogations et moyens scientifiques mis en œuvre Caractéristiques de la cuvette de subsidence : géométrie et cinétique Age du phénomène pour en déterminer les éléments initiateurs Nature du phénomène à l origine de l affaissement (dissolution) Interférométrie radar satellitaire conventionnelle et sur points persistants jeudi 21 mai 2015 > 14

13 Cas d un sinistre en Lorraine (Hilsprich) RP stables Interférométrie différentielle conventionnelle en bande L et sur réflecteurs persistants (RP) SGV Anomalie confirmée : cuvette d affaissement orientée NNW SSE de 1 km d allongement Vitesse : 9 cm/an sur 3 ans ( ) jeudi 21 mai 2015 > 15

14 Méthode des panneaux électriques Campagne 1 : Localisation des profils et résultats 11 panneaux totalisant m et couvrant 1,2 km² Nom du service émetteur jeudi 21 mai 2015 > 17

15 Méthode des panneaux électriques Profil P2 Formation très Axe de la cuvette d affaissement résistante : sel sain Formation très conductrice de grande extension: nappe salée ancienne, stabilisée? Zone en cours de dissolution Nom du service émetteur jeudi 21 mai 2015 > 18

16 Sondage carotté HIL1 (09/2011) Argile d altération 0 m 4 m Première apparition du gypse Passée riche en gypse Second forage HIL1b argile-sableuse, dissolution? Premier banc d halite 22 m d épaisseur cumulée de sel 15 m 28/29,7 m 54 m 62 m 69,4 m 72,6 m Argilites verdâtres, grisâtres et rougeâtres avec passées de gypse Sel : halite, (rare polyhalite?) Nom du service émetteur jeudi 21 mai ,6 m Colonne lithologique > 19

17 Cas d un sinistre en Alsace Chronologie 1 bâtiment construit en 2007 avec 7 sondes impacté Mouvements différentiels entrainant sa fissuration dès les 1 ers mois Arrêté de péril pour 2 logements Travaux de reprise en sous-œuvre puis re-fissuration Surface impactée très limitée Mouvements de surrection continus mesurés pathologie liée aux sondes suspectée Investigations de 2012 à 2015 jeudi 21 mai 2015 > 20

18 Cas d un sinistre en Alsace Moyens scientifiques mis en oeuvre 1 stratégie d investigation 1 campagne géophysique (électrique et sismique) 1 forage carotté et analyses en laboratoire Investigations des sondes : mise au point d outils jeudi 21 mai 2015 > 21

19 Cas d un sinistre en Alsace Investigations géophysiques à faible profondeur jeudi 21 mai 2015 > 24

20 Cas d un sinistre en Alsace Investigations géophysiques à grande profondeur. jeudi 21 mai 2015 > 25

21 Cas d un sinistre en Alsace Forage carotté de 100 m Anticipation (eau salée, dispositif anti-artésianisme, surveillance accrue) jeudi 21 mai 2015 > 26

22 Cas d un sinistre en Alsace Observations : Fracturé ou continu, «émiettement», vides au niveau des fissures, recristallisation jeudi 21 mai 2015 > 27

23 Analyse en laboratoire (durant le chantier) A m (éch.4) jeudi 21 mai 2015 > 28

24 Analyse en laboratoire : résultats À 35m : Microcristaux de gypse et gypse amorphe (recristalisation non primaire) Talc et succession de faciès «grillage de poule» - en banc en nodule observés dans l anhydrite du Trias (Thèse INPL Nancy, 2007) À 60 m : Anhydrite avec des microcristaux (non primaire) de gypse (2 %) toutes les observations sont compatibles avec un phénomène de gypsification mais qui ne peut pas être daté : des transformations similaires ou juste après les dépôts se produisent jeudi 21 mai 2015 > 29

25 Analyse en laboratoire : résultats Détermination de la valeur de bleu de méthylène d un sol par essai à la tache suivant la procédure de la norme NF P matériaux inactifs suivant le diagramme de nocivité du bulletin de liaison LCPC n 152 (11/12/1987). jeudi 21 mai 2015 > 30

26 Cas de sinistre en Alsace Evacuation et démolition à venir du bâtiment (montant du sinistre sup à 3 millions d ) Investigations des sondes à mener et définition d une stratégie de neutralisation des sondes (Eviter la propagation du phénomène) Volet judiciaire jeudi 21 mai 2015 > 31

27 Que faire? Coté Allemand Entre : des guides et des directives Mise à disposition d une carte du toit du gypse et interdiction de forer au-delà mise au point d un modèle 3D en 2015 directive de réalisation doit accompagner le forage (instruction par les services) obligation de contracter une assurance avec une couverture de 5 millions d euros Projets de recherche (Stuttgart et KIT) Nouvelle règlementation en 2015 pour le Bade- Wurtemberg, seul land disposant d une législation en la matière jeudi 21 mai 2015 > 32

28 Que faire? Actions entreprises en France : Travaux d étude des premiers sinistres en Lorraine et en Alsace Lancement d alerte (note BRGM oct. 2012) ; Mise au point d une méthodologie de cartographie des zonages réglementaires à l échelle nationale et régionale avec le CEREMA (Cf. exposé suivant) ; Législation (Cf. exposé suivant) Poursuite des études de cas en 2015 Projet de recherche REMEDIA-FOR (ADEME) Développer des techniques de remédiation jeudi 21 mai 2015 > 33

29 Projet de recherche «Remedia-FOR» Mise au point d outils d investigation des sondes (diamètre 32 mm ext), en cours Tests sur la plate-forme expérimentale du BRGM à Orléans Test in-situ sur les cas de sinistres Mesure de la température : recherche d une anomalie thermique Mesure de la déviation : en vue de sa réparation Mesure de l état de cimentation Passage caméra étanche / non étanche Procédure de purge des sondes jeudi 21 mai 2015 > 34

30 Projet de recherche «Remedia-FOR» Investigations à l extrados et à l intérieur des sondes > 35