La hantise de tout maître d'ýuvre, d'une route, d'une voie ferrée ou d'un bâtiment, est l'apparition de fontis sur le chantier. Le fontis est un affaissement du sol provoqué par l'effondrement de cavités souterraines. Les conséquences de ces manifestations imprévisibles du sous-sol peuvent être catastrophiques : un train qui déraille, des maisons rendues inhabitables, des routes soudainement non carrossablesý

Aujourd'hui, des techniques de mesures géophysiques corrélées à des moyens d'interprétations informatiques permettent de détecter les cavités du sous-sol. Ces mesures, non destructives, donnent une image globale d'une zone et réduisent d'autant le nombre de carottages, perforations, qui ne fournissent qu'une vision locale du terrain. La mesure géophysique de terrain intervient dans les avant-projets. Le développement de la micro-informatique permet d'effectuer les calculs analytiques de données directement sur le terrain.

La SNCF, les sociétés autoroutières, les tunneliers, sont les premiers clients des sociétés d'ingénierie qui mettent en ýuvre ces nouvelles techniques géophysiques. A Orléans, l'agglomération a choisi le tramway pour innerver le centre-ville. Les zones sur lesquelles vont circuler les convois comportent de nombreuses cavités en sous-sol. En fait, ce sont d'anciennes carrières dont on a extrait au fil des siècles le tuffeau, ce calcaire qui servit à élever les constructions de la vallée de la Loire.

Certaines de ces carrières ne sont pas cartographiées, quelques-unes totalement oubliées. « Nous avons choisi de faire des mesures de microgravimétrie couplées à des techniques de radar géologique de surface pour les profondeurs de 0 à 3 mètres. En fonction des cavités décelées par microgravimétrie, le radar permet de corréler la présence d'une anomalie géologique. » Jean-Luc Paroissien, ingénieur travaux sur le projet orléanais, précise que ces techniques de visualisation du sous-sol sont plus largement utilisées dans les zones de jardins ou de terrains agricoles qui n'ont jamais connu de constructions, donc de surcharge en surface. « Nous connaissons sur l'agglomération une dizaine de mouvement de terrain par an. Nous sommes particulièrement vigilants sur les zones où il n'y a jamais eu de bâti car l'activité de construction peut accélérer le fontis. »

Le radar géologique n'est pas à proprement parler une nouveauté technologique. Les premières versions sont apparues au Vietnam pour détecter les mines enserrées dans une enveloppe de bois, invisibles des détecteurs classiques. Mais depuis le début des années 90, il se pose comme un instrument indispensable pour la détection d'anomalies dans les couches supérieures, à quelques mètres de la surface.

Ce radar fonctionne sur le principe d'une émission d'ondes électromagnétiques dont l'écho est analysé. « Si nous voulons aller très profond, nous utilisons des basses fréquences qui fournissent alors une résolution moyenne (80 hertz), alors que les très hautes fréquences, de l'ordre du gigahertz, ne vont pas loin dans le sol mais fournissent une très bonne résolution », explique Benoît George, ingénieur-géophysicien chez Géoscan, société spécialisée dans ce type d'outils. Ces radars ne fournissent pas une image en trois dimensions des cavités détectées mais permettent de localiser précisément leur toit. « Suite à ces missions, nous avons été obligés de combler 1 000 m3 de vide à 15 mètres de profondeur, confie Jean-Luc Paroissien, en précisant que la voie du tramway aurait pu passer largement, mais nous travaillons aussi pour la gestion des risques. »

En milieu urbain, ou bien si les sols sont très conducteurs (comme l'argile, qui retient l'eau), une autre technique est utilisée, la microgravimétrie. Car le radar montre dans ces conditions des limites. Les instruments gravimétriques perçoivent les infimes différences provoquées par les vides et les différences dans la nature des sols. Un ressort enfermé dans le vide à température constante mesure en un point précis l'attraction terrestre. L'unité, le microgal, est égale à un milliardième de l'attraction terrestre.

« Nous partons pour Hongkong faire de la recherche de cavités théoriques. Les ingénieurs craignent que sous les fondations de futurs bâtiments, il n'y ait des vides. D'ailleurs, la construction a été refusée par le gouvernement », explique Pierre Frappin, géophysicien chez EDG (Européenne de géophysique). En France, les gruyères du sous-sol sont assez répandus. En Normandie, la craie, les marnes, le calcaire et le gypse ont été utilisés pour construire des bâtiments ou amender les champs.

« Des marnières et des anciennes carrières, il y en aurait entre 200 000 et 400 000 en Normandie. » Pierre Frappin décrit la méthode qu'il emploie généralement lors d'une étude : « Nous commençons par des mesures électriques de surface. Ensuite, nous déployons de la microgravimétrie quand il y a un risque de cavité. On demande alors un forage dans lequel on fait descendre un cylindre électrique. » Par mesure de résistivité, le cylindre ausculte l'intérieur du forage, mettant en lumière les cavités.

Ces techniques voient autant d'applications dans la surveillance des réseaux d'égouts que dans la recherche archéologique.

Alain Thomas