Comme partout à Liège, des roches d’âge carbonifère sont présentes en sous-sol et peuvent poser d’importants défis géotechniques.

Celles-ci contiennent en effet des dépôts de houille d’extension et d’épaisseur variable, dont les caractéristiques mécaniques peuvent différer significativement de celles des terrains schisto-gréseux encaissants.

Des infrastructures minières, parfois anciennes et non documentées, sont toujours susceptibles d’y être associées.

Pour le porteur d’un projet, la découverte de dépôts de houille peut dès lors constituer un imprévu capable de mettre un chantier en péril.

C’est dans ce contexte que FREMEN GEO est intervenu en appui du bureau GEOLYS pour la caractérisation d’un site situé non loin de la confluence de l’Ourthe et de la Meuse.

Plusieurs difficultés s’imposaient d’emblée :

  • Contexte urbain
  • Nappe peu profonde
  • Importante accumulation de remblais et d’alluvions (7 à 8 m) masquant le substratum rocheux

Par ailleurs, le site concerné ne partait pas sur un pronostic géologique favorable au regard des risques géotechniques potentiellement présents dans la région :

  • Epais dépôt de houille observé dans un forage d’exploration entre 9,5 et 11,5 m de profondeur
  • Site bordé par la galerie d’exhaure d’un ancien charbonnage
  • Conditions de forage, et donc d’exploration, difficiles (débitage quasi vertical de la roche)

Sur cette base, FREMEN GEO a préconisé la mise en œuvre de mesures géophysiques en forage pour mieux évaluer la géométrie du dépôt de houille.

Deux tomographies sismiques d’ondes P ont été réalisées à partir de 3 forages mis à disposition par le maitre d’ouvrage.

Le principe de ces mesures est simple : des impulsions sismiques (« ondes P ») sont émises à différentes profondeurs dans un forage et enregistrées par des capteurs positionnés dans un forage voisin. Les temps d’arrivée des ondes sismiques aux différents capteurs sont ensuite utilisés pour produire la cartographie des vitesses sismiques des terrains situés entre les deux forages (« tomographie »).

Les tomographies réalisées montrent :

  • Une distinction claire entre remblais, alluvions et substratum rocheux, reproduisant avec précision les données de forage carotté disponibles ;
  • Une interface très redressée au sein du substratum rocheux (plongement de l’ordre de 75°), séparant des milieux de vitesses sismiques distinctes (2000-3000 m/s vs 3500+ m/s) ;

La géométrie de cette interface, interprétable par la combinaison des deux tomographies, s’accorde avec la direction et le pendage supposés des couches géologiques (les affleurements étant rares et éloignés). Elle peut donc être raisonnablement assimilée à un plan de stratification séparant deux milieux distincts (schistes vs grès/siltites ?).

Les implications concrètes de ces résultats et interprétations ?

L’important dépôt de houille observé en forage (2 m d’épaisseur apparente) ne se rapporte en réalité, une fois son pendage pris en compte, qu’à une couche épaisse de…0,3 à 0,4 m à peine ! En outre, par la détermination précise du pendage local, l’emprise théorique de cette couche de houille sur le terrain peut être prédite (et anticipée) à différentes profondeurs d’excavation.

Question en suspens : pourquoi la couche de houille à l’origine de cette étude n’apparait-elle pas sur les tomographies sismiques ? La réponse la plus probable : sa faible épaisseur, ainsi que les vitesses sismiques élevées de son encaissant, la rendent invisible aux yeux de la méthode.

Même si les tomographies sismiques réalisées ne concernent qu’un volume de terrain limité à l’échelle du site, les informations qu’elles ont apportées ont permis la poursuite du projet sur des bases géologiques mieux définies…sans mauvaise surprise, à notre connaissance !