Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard...

7
HAL Id: ineris-00145379 https://hal-ineris.archives-ouvertes.fr/ineris-00145379 Submitted on 10 May 2007 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Collapses of underground cavities and soil-structure interactions : experimental and numerical models Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib. Collapses of underground cavities and soil-structure interactions : experimental and numerical models. 2006, pp.311-316. ineris- 00145379

Transcript of Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard...

Page 1: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

HAL Id: ineris-00145379https://hal-ineris.archives-ouvertes.fr/ineris-00145379

Submitted on 10 May 2007

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.

Collapses of underground cavities and soil-structureinteractions : experimental and numerical models

Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib

To cite this version:Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib. Collapses of undergroundcavities and soil-structure interactions : experimental and numerical models. 2006, pp.311-316. �ineris-00145379�

Page 2: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

��������������� � ������������������������ �� ������ ���������

���� ��������������� ������������

��� ������� !�"������#��$%!����&�'%�������������� �������������������������������������� �!���"��#���"���$�%����"

&�����'��� �(�)�����*�+,) -�.�,)��� �/)�����0 ��)+-���/1�

��� �$�(�#)��"������"�-����2 ���3�4)�����)���'���5�6�������7���$��%����"

�*�� ���� �� ��� �� �� ')'��� �� -+�������� ���)� ��� ��� �(� )� � �8��-� '���,���� �� ���� �� 9�� )� ��)-� )''��)�� �� �(� )

'��� )-�,��-�)���)���,� )-�,����/�% �����1�)--�����'��� )-�,��-�: --�������9 � ,�� ���)-����9- �,)�� )-� ��)

�,)--+�)-�,��-�)--�: �(�1�--�������--��������� � ���/�;�����9- �,)�� )-� ��,�� 1 �� ����������$� 9 ��)���� �

1� � ��)-�9�)� ���/�;���� -�,)����1�)��)(�� ,�� ����<6/=5,�: ��)����'����6/56,�� (�>�,)8�� ��'��� 9-�����'�����)

� �8��-� : ��� )� �)-� 1)���� �1� ?�6/� ;�� ��� �1� )� 9� -� �(� ,��-� : --� )--�:� ��� ��� ���� ��,� - (��� ��� ��� �� -+�������

���)� ������ �(����� �8��-/

&�+,� ���.�� �8��-���� -+�������� ���)� ����'��� )-�,��-����,� )-�,��-/

-��*.�������

;�� (�)�� ��9� ���� ���-�� 1��,� ��� �--)'��� �1

����(������ )� � ��� :����� ,)�+,)�� ��� 1��,�

�)���)--�� 9�� :)��� 1-�:� �� ��-�9-� ��- �� ,)��� �1� ��8�/

���� ���� �� @A"�B��� )-/�� �66�C@!"DE�"���66�C� ���:

��� �)� ���� ,')�� �1� ���� '���,���� ��� ��� $ �� �(

�������� ��)�� �(� ��� ��� ���1)/� F� : --� ������ ���

'���,�)� �� ����� ��� ���, �� ��� ,')��� ��� ��

9� -� �(�/

���$'� ,��)-�,��-��� �(�)��)�)-�( )-��� -�: --�( ����

��,���)- �)� �� ���-��/� ;��� )� ��,� )-�,����� �� �(� )

��'-�� )''��)�� : --� 9� ���'� : ��� ���� ���-��/� ;�

1�--�: �(� ��'� :��-�� 9� ��� ������ ��� �1-��� �1� �)� ���

')�),����9��� �� ���������'��'����1��� ��')'�/

/� %0���0+�����������

;�� '��� )-� ,��-� ���� �� �,'���� �1� )� � ( �� ��-� �

��)'� 1�),� ��)��: --� � �� ��� �� -�,)��/� ��� �,'� ��� )

�� � ��' ��� 1��,� ��� :��8� �1� ��B��� @��B��� �� )-/�

��=C/����)--�:���)� �(����)� ��� ��)������--��:)��: ��

� 11���� ��'�/� ;�� �,)--� ' �� )�� 9� ,���� ��:�� �

����� ��� �'�� ��'� 9�� ��'� ��� )� ��� ��� -� ��� 1) -��� �

�)��/

% (/��G �.�;������9��: ������)'')�)��������)�����)� ��� ��:� ��)���)

9� -� �(�,��-/

")��,�� �(�' �� ���� ''��: ���)��,)--�1��������� �

��������,)��������)� )� �����1����1����)''- ��9����

�� -�,)�������� ��)'')�)���/�;����������)�����������)

�,'����:� ���8���� ����)���)��( ���� ,/

;��1�--�:����,��,���� ������� -�,)����)�� ( �)-�),�)

������ ��� ��� �),��,'���� �)8��'�������1� ���:��-

�� �(� <���� 9��� �� -� ,)��� )��� ��� 9� -� �(� ,��-� :��

���>/� ;���� '������ )�� ���� ���� 9�� )� � ( �)-� ,)(��

��1�:)�� <4)�� -� �,)(��� !-� ,���� 3� A ( �)-� �,)(

����-)� ��>����-�'�� ��������������� �� �����2���

-)9��)����� @;E��H��� �� )-/� ��=C/� ;�� '� � ��� �1� �� �

,����� �� -��� ��� ? 66� ' $-� �� ���� (���� ��� � ���/

FH�;"�@FH�;"���)-/���66�C����:��-)�-�� ���'����)��

��������1�����,�����)() �������'����(�),,���/�F ��

��� '����� )'')�)���� )��� ���� ��� � ����� ��� '� � ��� �

)������ ?�6� ' $-/� ;� �� ����'����� ��� �6I,� 1��� )� � �(-

��'-� �1� '������ <6/J,,� �� �)-� �)->�� ���� ��11 ��� 1��

���������/

;���)-�1)��������1������� 11��������� ������),����.

?�6� 1��� ��� -�(��/� ���,)�� )��� ��,� '��9-,��: ��� ��

���)� ����9�:�����,�)-- ������)����������������

��� ��� � K� �1� ��� ������ 9��� ��� '��'��� �1� �� �� ������ �� ��

�9���������)- �)� ��)�'���1����'���,���/�;������

)�� �� ��) �-��� ��-�� ����� ��� ��-�,�� � ,)��� �1� ��

)�)-�( )-��� -� ���58�?,�/�;���)-�1)����1��� ���,)��� �

���� �/� � ��� )--� ��� � 11���� �-)� ���� 9�:�� ��� �)-

1)����� ��� 1�--�:� ��� -):�� �1� � , -)� ��� @A"HE���"� �

���E�A�� �= C� @#�D��;�� �66�C�� �� )'')��� ��)�� ��

�)-�1)����1������������)���1�������� 11����,����9��?�6/

���� ����������

;�� : ���� �1� ��� )� ��� ��)�� )�� 9� � ,�-)��� �� )�� -)��

�5,,���'� ����56,,�9�� 6���'���1��5,,� < ,� ��� 6,� �

�)-��)->/������ (���)��9��5��56��=5���� 66,,�< �����,

�� �)-� �)->�� �����91��� ���9( �� �(��1� ��� ���/�;�

1 (��� ����:�����)'')�)������������ ,�-)������)� ����1

���)� ��/

���� ����� ������������

F� ��� )� ��H�""#"��� @��H�""#"���� �5�C� ,)�� )-

�,'�����1���� 11����� K��.������)���5,,��1�� ),��/��

1�--� '����)� ��� �1� �� �� )�)-�( )-� �� -� )�� 9� 1����� �

Page 3: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

AE�DH"�BE�@�66�C/

;���9�������1��,)� ����1�)�� �8��-��)��-)������-)��� �

����� -�,)���,����9���� �/����:)��)� ���9����)8 �(

�������������� ��)��)��������-�� ����1�(-�/�;�����

��)8�������)��'�������������9��)����� ����� -��,'-�

�����)� ��/�;:��� 11����,)�� )-��)�� ����9�,'-���

��� ��� ���� 9�/� ;� �� �)�)�� �� �� )�� '������ �� ��

�)9-� /

;��� ,�� �����1� ���� 11���� -)���� �� ��� �� -�,)��� )�

'������ ������)9-��/

�� ��� ������� ����� �������

#)� ��� - �/� 56���� 66 ��+�� 6

���� ���� - �/� 56���� 66 �=+�6 66

;)9-� �.���)�)�� �� ���1�����:��,)�� )-������'��� �(����1�--��)-

�)-��/

����� � ����� ������

#)� ��� - 5,�@�,C =5,�@�6,C ��'

���� ���� - L5,�@�,C =5,�@�6,C )9������)� ��

;)9-���.���,�� )-��)�)�� �� ���1������ -�,)����1�--��)-�� ,�� ���

9�:��9�)8��/

���� ��������� �� ����

��� :)�� �1 ��� �� ����� ��� ,�� ��� -):�� �1� � , -)� ��

,'���� 9�� ��� ��� �1� ��� )�)-�( )-� �� -/� 2) �-�� ��

�� 11���� )��� ��� � ,�� ���� 1�--�:� ��� �)-� 1)����/� F

8��:���)�� �� ���� ��� 11 �-�����(��)�(�����,)--+�)-�,��-

��� ������ ��� 1) -��/� ;�� 9� -� �(� ,��-� �� �� (��� ��

�'�����)�� ,'-���������: ���-)�� �9�)� ����9���: ��

�1��,)� ���,���,��� ,'���)�����)��)��)-�9� -� �(/�;� �

)--�:�� ����� �(� ��� �� -+�������� ���)� ���� �� )

��)- �)� ��:)�/�;�� 1 (����� --����)��� )� �'����)� ����1

��� �������� ���/� ��� �)�� �� �')���� )�� ����� 1-���� �')�� )

(������1-����)���)�1 ����1-���/��,)--�,�)-- �,)����)��'��

�������1-���� ����������(��)�: (���1��������������-��

�������)-������)8 �(�)������1�����)-�1)���/

;�� ��-� �1� ��� 1����)� ���� )�� '��� ����� 5,,� �1� �� -

<�6,� ��1�--��)-���)�����1�����-�->/

;�� �������� �� �� ''�� : ��� ���) �� ()�(�� )��� : ��

� �'-),����������<���!A;>��������)����-/�;���)�

�������������),��,'��������1������1���������/

% (/��G��.�;��9� -� �(�,��-/

��!� ������""�#� �����

;:�� � 11���� ����� :�� )�� �� ���/� ;�� 1 ���� ��

����'��������(���1 -����� � ��/�;��)� ���:)���)��

9��,�� �(����������' �� ��1 ����'�/�;���)���)9-

)� ��� �� �9�) ����:���� � ,�� ���� )�� �56,,� ��: ���

)���56,,� ��� (��� < 6,�9���,� �� 1�--� �)->/����� � 9-

� �'-),���� ��-�� 9� ������ ��-�� ��� � ( �)-� ,)(��

)--�:�����,)������������,)--��1��,)� ����)1���������/

;��� ��,� :)��� �� )���� ���'� 9�� ���'� �� ���� �,)--

��)�� ������� ��������1� ���)� ��� ���1/�;��'��'���:)�

��� :)8�� �� �� )�)� ��� -� ��� 1) -��� �� �9�) ��/� ;�

9( �� �(�� �8��-� ��)�����:)���������'��1������� �

-)������� -��9�) � �(�����,'-��1) -����1����)� ���<% (/

�>/

% (/��G��.�4���������: �(����9( �� �(��1����� �8��-�<�'>�)�����

��9� �������������1)�<��:�>/

;�� ����� ���� �� '�1��,�� �� ��� �),� ��� � ���*� ��

��-�� � 11��� �� ��� 9� -� �(�,��-� ��)�� �(� ��� ��� �� -

���1)/�;���),�'������ ����������)�����)� ���)��

���(�����1) -��/�;������������)����������(����������)�

���-1��1����)� ��� ��� ��-��)9�����������1����)� ��

<% (/� >/

��$� ���� �� �#����

% ���-���: ������(���1 -���������� ,'���)���,��,������

��� (������ ���1)� )�� ��� )9-� 91��� ���:)8� �(� �1

������ ��-)�������:������)� ��� ��: ���'�/�;�

� ( �)-� ,)(��� '����� )--�:�� ���, � �(� )� ,)$ ,)-

,��,����1�6/�,,���� �(������ 11������'�/

F������� �8��-� �� � � )���9��)�� �(���,�:)��� �� ��

��� �� �� -�� ��� ,��,��� 9( ��� ��� )'')�� ��� -� ��

�,'-�� 1) -��� �1� ��� )� ��/� ��� ��� ��� �1� ��� ����� ��

1) -����1����)� ��� �������,'-��.���-�����-1��')����1���

��� ��-)����)��9��8��)���1-�� �������)� ��/�;��� (��

')��� ���� --�����)�( �(/

;�� 1 (��� �� ���:�� ��� �:�� ,) �� ��)(�� :��� ,'���)��

��9� �����)�������'��1������ -�,)��/

Page 4: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

% (/��G��.�����1 -���������� )-����1)�,��,������� �(�����:��-)��

��'��)������48����/

;��,)$ ,�,����-,��� ��)''��$ ,)�-����,,�< �=�,� �

1�--� �)->/� ��� �� ���� -��� ��� ���� (����1� ��� )� ��/�;�

: ���� �1� ��� ��9� ��� ����(�� �� �56,,� < J,� �� 1�--

�)->/��1�:��������)''-�����48�1��,�-)�@AE�D"�BHE�

�66�C� ��� �� �� )� ��� 9�� ��� �� �(� )� ��-)�� �� �)-��

)� ��� <�� @���A�E�� �� )-/�� �66�C>�� :� (�� ��� M�48

����N�'-��������1 (����/�;��� ����� ,'���)���� 11��

: ������$'� ,��)-����-�/

×=�

,)$

��� <48�%��,�-)>

;���� ��� 1��)��� �1� ��� �� -� ��9� ��� �� (��� 1 -�

��� � ���� �� �� �� �)� �1� �(� �� �' �� �1� ��� � 11��� �1

1) -��/

;�����-����9�) ���1����������: ������9� -� �(�,��-�)�

�� �� � 11���/� % ����� ��� 1) -��� �1� ��� )� ��� :)�� ,��

�����/� ����-�� ��� 1) -��� ,�)� �,� �� ���� ��� �),.

9���� ')���� �1� ��� ��� �� -)��� 9�)8� )��� 1)--� ���� ��

)� ��/�;��1 (���5� --����)������� 11��� ��9����)��/

% (/��G5�.�A 11����1�1) -���1���9���������<')�� )-�1) -���������-1��

�,'-��1) -���������� (��>/

���)����-��)���')�� )--�����������9� -� �(�,��-�������)'

�1� ��� ��9� ��� ����(�� �� � 11���/� ���� )�)� ��: ��� )��

,��� )��,,�� /� ;�� 1 (��� �� ���:�� ��� ��9� ���

�9�����1�������:�������)������),���'/

;��,)$ ,�,���� )-�,��,��� ���JO��,)--����)��: ��

��� 9� -� �(/� E�� ��� ����)���� ��� : ���� �1� ��� �����

)�)� ����O�,��� ,'���)��/�#��������-�,��1��������(�� �

� , -)�� 1��� 9���� ����� .� ��'� �-�� ���,�� �� (��� 1 -�

)����J ,��: ������9� -� �(/

;�� -)��� '� ���� 9��� ���� ��� -��� ,'���)���� �� ���,)$ ,�,

�-�'/� ;�� � 11��� 9�:�� ��� �:�� ����� �� ,'���)��� .

��/=O�1������(���1 -������)��� =/�O�: ������9� -� �(/

"�������(�� ��9����)��� ��:��-��9������),)()9-�1��

)� 9� -� �(�� ���� ����� ���:� ��)�� �� ��-�� 9� ���� ���

11� �� ��� ��� ��� ��� �� -+�������� ���)� ���� :��

����� �(����11���1�)�� �8��-����� , -)��'���,�������)

9� -� �(/

�1�����-)� �����-,����)��,���1 �-���9������ ��:��-�

)'')�� ��)�� ��� �1��,)� ���� �� ��� �������� )�� ���

� 11����)�����:�� ������)9-��/

% (/��G��.���,')� �����1������9� ����9�:���������� ��(���1 -�

)���: ������9� -� �(�,��-�<���)���:���'��������'�� � ����1����1���

1����)� ���>/

%&� � � %��&��� ��#�� �"���� %��&��'����%%(

+� ��/=O 5/ O

�+� ��/5O =/�O

�+� /�O �/�O

;)9��G��.���,')� �����1�����-�'��1����������� 11�����')����),��9�

�����,9���1�����:��1����)� �����- , � �(���,/

;�� )''��)�� �,,��-�� ,'-���� <��� � �'-),��� �

(��� 1 -�� )�� )''- �� � ��-�� ��� ��� 9� -� �(>� :��-�

��� �������,��� ,'���)����1��,)� ����)���,��������

���:���(�'-)� �,')��� ��� ��� ���-���( ���9�� ��� �� -+

�������� ���)� ����)''��)�/

1� %0����� ����������

;�� �,'��)� ���:)�� ���� �� �(� )� ��'-�� )''��)��: ��

%����A�)���4%��A/�;��4)�� -��%-�:�����<4%�>� �����

��� ,��-� ��� �� -� )9��� ��� )� ���� :��� -)�(

� �'-),���� ����-�� 9� �9����/� %���� �� ���

���:���-��)���� ���,�)''��)��:��-��9��)� �1� �(/

;�� 1 (��� =� ���:�� ��� �:�� � 11���� �( ���� : ��� �� �

��'� ��,��/

;�� ,��-� ���� ��� �),� � ,�� ���� )�� ��� $'� ,��)-

�����.�=5,�: ��)���56,�� (�/

;�� %���� (� �� �)�� )� �� ��)'/� ��,� -,���� �1� ��

����'��� �(�,��� )�� 9� �,���� ��� �(� ��� � ,�-)� ��

�� ����� ��� �'����� ��� �)� ��� �1� ��� )� ��/� ;�� �),

��'��)������ �������,� )-�,��-���)����������� ����

$'� ,��)-����/

%���%����� ������� ��� �� -):������ ��-)�� � - �)����

������1)����)����-���,)--��1��,)� ���:��-��9��9����/

4��� )-�����

48

Page 5: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

% (/��G�=.����'-��)''��)��: ���%����)���4%�/

;�� 4%�� ')�� -�� '����� )� ��� �� 1� � ��)-� -):

�����--�� 9�� , ��+')�),���� ���� )�� ��-�,�� � ,)���

���,)-�)����)�(����� 11�����1� � ���� ///�;���)�)�� �� �

�1� ���(-�9)-�9�)� ����� - 8�"�� P��Q�� ��R�� ��'� �-�� ��

�� 11����� ��� 4� ����� �11 ���� ��� 1� � ��� )�(-�� ��

��� ��� )��� ��� � -)�)��� )�(-�� )�� ���� 9� � ��-�

���, ��� 1��,� ��� -�)-� ')�),���/� ;��1��� ���)-

9 )$ )-� �����:��'�1��,�� ������� ������, �� ���9��

��� �1� , ��+')�),���� 1��� ��� ')�� -�� �'���� �(� 9���

��� ��)���1� � ��)-�)�)-�( )-��� -�/

E���� �� ����������1�--�: �(���'��)��)''- �����(����

9)� ���,� )-�,��-.

•� ���)�� ��� ')�� -�� )��,9-�� �� 4%�� )��� �)�

��)9 - K)� ��/

•� ��)�����%����(� ���,�� 1�� ��)���' 1 ��)����)�

��� � � )-���������� � ���������(�)� ��/

•� ��� �����'- �(�1 ��)--��9�:��%����)���4%��)��,)8����:��-�����,���)9 - K/

•� ��)�� ��� ��� ��� �� ��� �' 1 �� 4%�� �( ��� 9�)�� �(����)��9�����< ������)��� ���5,�-)���)9��� ��

)� ��>/��)9 - K)� ��/

•� ��)�� ��� )� ��� ��'� 9�� ��'� 9�� �,�� �(� ��

����'��� �(�,��� ��%���/

•� F������1�--�: ���� ���)���<�56,,>��)�'��������

:)8�� ������ �� -)��� ��)''- �/�;��9����� -�)��� �

���, ��-��1����)� ������1��)���� ������(�������� �

����� ��� � ,�-)�� ��� 11�� �1� ��� :)��� ���� �� ��

$'� ,��)-� ����/� ���)-� ��'�� )�� ���)��� ��� -� ��

1) -����)''��/

•� F��� ����--)'�� ���,'-��)�����)9 - K���� 11���

�)�)�� �� ��)��,)���������,')��������-���: �����

'��� )-�,��-/

���-���)����-��'������1���(��1 -����� � ���/

2��*�� �������

;�� ���-��� 1��,� ��� %���+4%�� ,��-� : --� 9� �,')��

: ��������1��,����'��� )-�,��-/�% (���J����:�������)�

�1������9� ����)��� 11�����,'��)� �����'�.

/�;��,��-� ����)9-�< � � )-���)�>/

�/�;��)� ��� ��: ���'��9�������)����� -���� K��� ����)9-/

�/�;��1) -��� �� � � )���9���(�)� �(����9����'��'�� �/

�/�;�� 1) -��� �� �,'-�� )��� -)�(� ��9� ���� )'')�� ��

������1)/

��)(� ��)(��

��)(�� ��)(��

% (/��GJ�.�A 11������)'�������1������,� )-�,��-/

;:��,) ����)���)��9����� ����,')�� �������-���: ��

�������'��� �(���� �����$'� ,��)-����/

;�� 1 ���� ��� : --� 9� ��� -)��� ��'� �9����� 91��� ��

�(�)�)� ����1� ����)����� -� -)��/�;��,) ���)�)�� �� �

�9����� )�� ��� ,)$ ,�,� � �'-),��� ��� ��� (�����

���1)�� ���,)$ ,�,� �1-� ��� ��� ��� ���1� �1� ��� )� ��

)��������-�',����1���������� ������� -�,)���:�����

)� ��� ���)��/

;�� ����� ��)�� �� ��� ���: ��� )� �,'-�� 1) -��� �1� ��

)� ��/� ;�� (�,�� � �)�)�� �� �� �1� ��� ��9� ��

����(�� <,)$/� ��� )-� � �'-),���� : ����� ��-�,�� ��

,)$ ,�,� �-�'>�� ��� ��-�,� �1� �--)'��� �� -� )�� ��,

')�),���� ��)�� )�� ���� ��� )''� )�� ��� �-�)�� �1� ��

,��-/

!��� �������������

;��� �'-),�����9������)��������1)�)�������,)--

1��� ��� $'� ,��)-� ���� .� -��� ��)�� 6/�,,� ���, ��� 9�

��� � ( �)-� ,)(��� ,����/� ;�� � �'-),���� )-�-)��

: ��� ��� ��,� )-� ,��-� )�� ,��� ,��� ,'���)��� .� ��

,)$ ,�,� �� -��� ��� 5,,/� ;�� �),� �9���)� ��� )�� 9

����: ������,)$ ,�,��1-$ ������������1��1����)� ��/

;��� ( �)-� ,)(���( ���6/�,,�1��� ���$'� ,��)-� ����

:� -� ��� ��,� )-� ,��-� '������ )� ,)$ ,�,

)''��$ ,)�-�� �� �)-��� ��� 5,,� <��� � �'-),��

�9�����������(���������1)>/

;� ����(�� 11���)��9�$'-) ���)�� -)���')�� )--�/�;�

������� ��� ��� ��� �� ��� ��,� )-� ,��-�� ���)�

9�����:�� ���/�H�:��� )� �)�)�� �� � �1� �� �� ��'� �1

9���� �����)--�:���,����)� ��)-�,��,���9�:������:�

')�� -�/����9�� �(�,�,��� ����)��, ����9���� ��9���/���

�� �� �� � 11���� 1��,� ��� ��� �1� ��� )������ (-�� �� ��

)�)-�( )-���� ���� -/�;����)���) �� ����)-�1���,��1

�1��,)� ��?)�)'�)� ��� �� ��� �)��� �� -� -)��� �)�� )�

�������)�9�� �(��� 11����,���:)8����)��:�)��:

:��-��- 8����,��-/���� ,'���,���1������1�����������

�1�4)�)---�#���� ��4%��:��-��9�,��� ����� �(��9)��

�� )--�:�� ��)��, �� �(� )� 9�� �(� ,�,��� 9�:�� �:�

')�� -�/

% (��� �� ���:�� ��� ��-�',��� �1� ��� ���)�� 1���

9�:�����')�� -�/

Page 6: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

% (/��G��.�A�-�',����1�����,'��� ���<9-)8>�)������ ���1���<��>

:������)� ��� ��: ���'�/

��� �(� '���,���� )�� 9� ��� �� 9-)8�� �)8 �(� ��''���

�������(�/�;� �� �� ���-�)- K)� ����1� ���,���� ,'���)��

�,'��� ��� )�)�/� E�� ��� �''�� ��� ��� ��� ��� �� ,) �-�

-�)��� �����-�:��')����1�������1��1����)� ���)��� ����

�''��')����1����9),������''����< ���)�8�(��>/�;��� ����

,'���)��� ������ �� ��� ����� ')���� �1� ��� �� -� ,)��/� ;�

1� � ��)-��� -� ��������9, ������� ,'���)���������/

!��� ����"����#�

;��1) -��� ��)�� �� ,'���)���9)��� �� ����'����� ��� ��

,��� ,'���)���������1���)�9� -� �(���)�� �(�������(�����/

;��9�)9-����1��)�������1��,)� �����1������ -�,)���: ��

)�(�����- )9 - ��� ��1���),��)-/

% �������� �'-),������������ -����1)�: --�9��,')��/

% (��� 6����:������:����9� �������(��/�;�����-)� ��

�� (����� ��� ����(�� ��� 1) -���,�)� �,� �� ���� $)�-�

����),�9�:�����$'� ,��)-�����)�������,'��)� ��

<1/�% (���J>/

% (��G 6�.���,')� �����1����$'� ,��)-�)���)-�-)������9� ��

����(��/

;��: �����1� ���������)�)� ������ � , -)�� �� ��� �:�

)��/��� �,)--� � 11��� )�� 9� ��� ��� ��� �)-�� �1� ��

,)$ ,�,� ���-,��� .� ��,,� < �=�,� �� 1�--� �)->� 1��� ��

$'� ,��)-� ���� )��� �J,,� < �5�,� �� 1�--� �)->� 1��� ��

��,� )-� ,��-/� ��� �� )� (���� ���-�� 1��� ��� %���+4%�

��'-�� )''��)��� ��� ����(�� �� :��-�� 9� ���)��� ��

��1 �,������9���)� ����: ���������������-��/

;���-�'���1�����:�������)������-����)�������6+�5O

1��� ��� '��� )-� ,��-� )��� �=+�6O� 1��� ��� ��,� )-

)''��)�/�;��,) ��� 11��� ��-�)���������-1��')����1

��� ����(�/� ��� �� $)�-�� :��� :� �)�� ��� �� ��

� 11����1�1) -���,�)� �,�9�:������:������/

;�� -)��� �� �(� ��)�� ,)�� 9� ���� �� �� ��� ��-�,� �1� 9���

��9� ���)�)�)����--)'����� -� �����)� ��/���� ��-)�-�

)'')������% (��� 6�� ��� ����(����-�,��)������� , -)�.

��5,��1��������,� )-����-�����������,���-�����)���O

� 11��/

%�������--)'�����-�,��1��� -�� ��:)���������) (���1��:)��

������, ��)��)��)����-�,/����1)���:����, �����

��-�,��1��� -���)���)��1)--�� �������)� �������������-�,

�1��� -���)���)��1)--�� �������)� ���'-��������-�,��1��� -

��)��,���� ��� )�� �� �� '-)/� %��� ��� $'� ,��)-�,��-�� )

��-�,� �1� ���,�� �� 1����� :� -� 1��� ��� %���+4%�

)''��)��� �� �� �56,�/� ;�� � 11��� �� ���� ,'���)���

,�����)���6O�-��/�;���)���� ����)��1������$'� ,��)-

���-������)�)-�( )-��� -� ����� ����)��9 � ,�� ���)-/���

������)��1)��)������������)���-- �)�/�% (��� ����:�����

:--�:�)��)��)--���)''��/

% (/��G �.�A ������: ������)�)-�( )-��� -/

;������� ,)(���'���� �(�( ���)�S1)-�T���-�,�1�����

�--)'��� �� -/� ��� �� ���� � , -)�� ��� ��� $')�� ��

'���,�����9����� ���)-��� -��9������: ���)��)-�����

,��� ,'���)����,')������:�)��:��-��9�$'��/

F ��� 4%��� ��� ')�� -�� )�� �)--�� 9 � ,�� ���)-�� ��� �� �

����'��� 9-�����9���������� �(/

F� )�� ���, �� )�� � , -)�� $')�� ��� �11 ��� �)8 �(

)������1������:���)-��.�

����

������ �� ��

�� =

%��� ��� ��,� )-� ,��-�� B� :��-�� 9� �6�� :� -� ��

$'� ,��)-����-���� -��)��)-���1� ��5/

3� ����������

;�� ���9-� )''��)�� �� �(� )�� $'� ,��)-� ,��-� )��� )

��'-��%���+4%��,��-�)--�:���9��� �(�����)� ����1

)� � �8��-/� ;��� )�� ���� �,'-,��)��/� ;�� '��� )-

,��-�)--�:������'�����)�)���1�������)���������, �� �

�,'-�-��: ���)�- , �������1�')�),���/

;�� ��,� )-� ,��-� �� �(� )� ��'-�� )''��)�� �� 1 ���

)- 9�)��� ��� ���� ���-��� )��� ���:�� '��, � �(� ���-��/

�����-��� ���)�� ���9� ,'����� �� ���,��-- �(��1� ��

��� ��-)���)������,��-�)��,)--�)���� ,'-�9� -� �(�- 8

��� ��� ���� �� ��� $'� ,��)-� ,����/� %�����

��-�',����: --� �-������)�)-�� ���1����)-��)-�)���

-���9����8��:��)�������)-�)� ����1�����-�)���1���

��,� )-�,����/

�1���

@#�D��;�� �66�C� #�D��;�� D/� <�66�>/� �������� ��� )�$

11����U��--������-)���� ��)�������������/��������

�����������4)� ����55'/

Page 7: Collapses of underground cavities and soil-structure ...Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault, Richard Kastner, Marwan Al Heib To cite this version: Matthieu Caudron, Fabrice Emeriault,

@���A�E�� �� )-/�� �66�C����A�E��2/��2�;H�"��4/�

"2"�����;� %/� )��� ��� H"�#� 2/� <�66�>/

"11����,�����)� ����������) ����� ���)� ���)�

-�� ����)(�� �� ���1)� .� )''���� $'�� ,��)-� ���

,��V-�)�)-�( ���9 � ,�� ���-������������������ ��

��� �������������� ��� ��� ����� ���� ����� � ��������

W� ���66�����5+���/

@A"�B� �� )-/�� �66�C� A"�B� E/�� ��� H"�#� 2/�

��"��%%�"7�7/��FEX;BEF��B�%/� )���HE2��A

%/� <�66�>/� 2������ �� '��� � ��� ��� ��(�)�)� ���� ��

��������� 9Y� �� �� K��� �U)11) ��,��� , � �/� �����

!���"��������������������� 66. 5+��/

@A"HE���"� �� ���E��A�� �= C� A"HE���"� �

���E��A�< �= >/����,��V-������ ��������������

��� �� � -/�#$�%#�� J�'/

@AE�DH"�BE�� �66�C� AE�DH"�BE�� �/� <�66�>/� "���

$'�� ,��)-� �� ��,�� ��� �� ,��V-� ���� �

9 � ,�� ���-� ��� ���,��� �U��� ����-/

A��-�'',��� �U��� -� � �� �,'���,��� �'� 1 ��/

&#� '������ ���� ���� �)� ��)-� ��� � ��� �''- ����

������/� �J'/

@�;�������66�C��;����������-� �(�����'�<�66�>/�4%��A

�/ �2)��)-�'��� ���: ������4%��A���/

@��B�����)-/�� ��=C���B���;/��Z���/�)���7�2�D�B�

H/�< ��=>/����)������,��-������)�����,� )-�)�)-���

�1� ���-,���� )��� )���� '������� ��� ��� ����-

$)�)� ��/���� �����!�������������=.� +��/

@4"�B�� ���C� 4"�B� < ���>/� A'� $)�)� ���� )��

����-- �(� �� ��1�� (������� &���������� �(� ��� )�

����������� �*��(������������� �+��������!���������

,����������2$ ����.��5+��6/

@��H�""#"���� �5�C� ��H�""#"��� < �5�>/� ��

,�)� ���'����-��������)������� ��/�*�����������

��� �-�������������������������.���=+��=�/

@;E��H��� �� )-/�� ��=C� ;E��H��� �/�� 2E�"�;��� %/

)���#���";�2/� < ��=>/�2 ��)��'� ����U�������--

,������ �� ,���� �� �),'�� �� ��1��,)� ���� ')�

����-)� ��� � ��� �U ,)(�� ��,�� ����� ,�������

������ � �(� +������� � ,���������� #�2""� �G��

��. �=+�6�/

@!"DE�"���66�C�!"DE�"��4/�<�66�>/�4� �����,'����

� ��� �� � ���-�� ��� �� (�'�� �)��� -�� '��W��� �

������� ��/�������!���"��������������������� 66.= +

=�/

@FH�;"���)-/���66�C�FH�;"�A/��;�B"�F/�)���#E�;E�

2/�<�66�>/��� -���1��,)� ���,)���,����� �(�')�� -

,)(� �-� ,���� <4�!>� )��� '����(�),,���/

�������������5�.� �+�� /