Simulation de l'impact thermomécanique d'un feu expérimental en carrière calcaire. Implications pour l'étude des feux paléolithiques de la grotte Chauvet-Pont-d'Arc (Ardèche)

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Les travaux présentés s’inscrivent dans le cadre du projet IThEM (des Impacts Thermiques sur les parois à la caractérisation des feux, Expérimentation et Modélisation). Le but de ce projet est de reproduire les feux identifiés dans la grotte ornée de Chauvet-Pont-d’Arc (Paléolithique supérieur, - 33 000 BC) et de comparer leurs effets avec ce qui a été observé dans la cavité. Des conditions de foyer identiques à celles mises en œuvre au Paléolithique ont ainsi été recréées, en milieu souterrain, dans une carrière de roche calcaire du Rupélien à Lugasson (33) et dans laquelle une paroi rocheuse a été soumise à un feu expérimental durant une demi-journée. Un suivi temporel de différents paramètres a été mis en place : enregistrement des conditions thermo-hydriques de l’air ambiant, du rayonnement au droit du foyer et mesure des températures à la surface et au sein même de la paroi rocheuse à différentes profondeurs. Nous présentons tout d’abord dans ce papier les principaux résultats de l’expérimentation : observations visuelles de la roche en surface durant le feu et après extinction du foyer, analyse des températures mesurées dans les premiers centimètres de la paroi durant le feu, suivi d’images thermiques. L’expérimentation a permis en particulier d’observer un phénomène de rubéfaction de la roche, identique à celui observé dans la grotte Chauvet, une élévation importante de la température de la paroi ainsi que plusieurs écaillages de taille centimétrique. Dans un second temps, des simulations par éléments finis ont été entreprises afin d’estimer l’impact thermomécanique d’un tel feu naturel sur la paroi rocheuse. Certaines propriétés thermomécaniques (porosité, propriétés thermiques, module d’élasticité, coefficient de dilatation thermique) ont été estimées puis mesurées sur échantillons à partir de carottes de roche prélevées in-situ à proximité de la paroi impactée. Les résultats numériques mettent en évidence le développement d’importantes contraintes thermiques dans les premiers centimètres de la paroi, pouvant expliquer les faciès de décohésion en surface de roche observés post-feu, voire expliquer l’écaillage durant la phase de feu. Cette modélisation, quand elle sera validée, permettra d’appréhender le comportement du calcaire urgonien de la grotte Chauvet.