Le Gypse Antéludien : Comprendre les risques de dissolution
Le mécanisme du karst gypseux
Le gypse est une roche hautement soluble dans l’eau. Lorsqu’il est soumis aux circulations hydrogéologiques souterraines, particulièrement en présence de failles ou de fractures, il subit un phénomène de dissolution souterraine. Ce processus crée des vides, des cavités et des réseaux de galeries souterraines, donnant naissance à un karst gypseux.
Les conséquences sur les ouvrages
- Tassements différentiels et affaissements progressifs du substratum;
- Fontis : effondrements brutaux de la voûte des cavités souterraines, créant des cratères en surface;
- Rupture de pieux de fondation traversant des zones où le gypse a été lessivé, remplaçant un sol supposé porteur par un mélange hétérogène d’argile résiduelle et de vides.
Les limites des investigations géotechniques traditionnelles à grandes profondeurs
- Le lessivage des carottes : Lors du forage rotatif à l’eau ou aux boues, le gypse peut se dissoudre partiellement au contact du fluide de forage, faussant l’appréciation de la dureté de la roche et de la taille réelle des cavités.
- La perte de matériel : Dans les niveaux karstiques ou les zones de brèches gypseuses, le carottier peut subir des pertes de matière, rendant l’interprétation lithologique discontinue.
- Le coût et le temps : Multiplier les sondages destructifs ou semi-destructifs pour pallier le manque de continuité fait exploser le budget des études géotechniques.
L'Enregistrement Gamma Ray : La clé de la corrélation stratigraphique
L’enregistrement Gamma Ray (ou diagraphie Gamma Ray) est une méthode de mesure en forage qui évalue la radioactivité naturelle des terrains traversés. Les éléments radioactifs principalement détectés sont le potassium (K), l’uranium (U) et le thorium (Th).
Pourquoi le Gamma Ray est-il si efficace pour le gypse antéludien ?
- Le gypse pur et l’anhydrite sont des roches évaporites qui possèdent une très faible radioactivité naturelle. Sur le log Gamma Ray, ils apparaissent comme des « creux » ou des valeurs basses;
- Les marnes et les argiles intercalaires, en revanche, concentrent les minéraux argileux riches en potassium et en métaux lourds. Elles génèrent un fort signal radioactif (des « pics » sur l’enregistrement).
Méthodologie : Réussir une campagne de sondages profonds en zone gypseuse
Pour mener à bien des investigations géotechniques à grandes profondeurs dans un environnement karstique, une approche multidisciplinaire est requise.
Étape 1 : Le forage adapté
L’utilisation de forages carottés avec des fluides de forage non agressifs (parfois à l’air ou à la mousse) est privilégiée pour éviter la dissolution prématurée du gypse avant la mesure. Le tube carottier doit être parfaitement calibré.
Étape 2 : La descente de la sonde Gamma Ray
Dès la fin du forage, ou en cours de forage si le tubage le permet, une sonde Gamma Ray est descendue dans le forage. Cette sonde émet un relevé continu de la radioactivité en fonction de la profondeur. L’acquisition numérique des données permet un traitement immédiat sur le terrain.
Étape 3 : L'interprétation géotechnique et hydrogéologique
- Délimiter le toit et le mur de la formation gypseuse.
- Détecter les zones de dissolution : Une zone de gypse pur qui présente soudainement des pics de radioactivité indique la présence d’argiles de décarbonatation ou de remblis karstiques (argiles résiduelles issues de la dissolution du gypse).
- Identifier les venues d’eau : Les diagraphies complémentaires (comme le caliper ou les diagraphies de température et de résistivité) sont souvent couplées au Gamma Ray pour localiser les fractures ouvertes où l’eau circule et accélère le processus de dissolution.
Enjeux pour la construction et mitigation des risques
- Pieux forés ancrés sous le niveau karstique actif, dans des calcaires ou des marnes saines identifiés par la diagraphie.
- Injections de ciment ou de coulis de compensation pour combler les micro-cavités détectées autour des fondations.
- Drainages profonds pour contrôler le niveau de la nappe phréatique et stopper l’érosion chimique du gypse.


