Cavernes artificielles pour l'énergie - Pourquoi et comment

On s'intéresse essentiellement aux cavernes utilisées dans le domaine de l'énergie. Deux usages sont classiques par leur ancienneté :

• d'un peu plus d'un siècle pour les usines hydroélectriques souterraines  ;

• d'un demi-siècle pour les cavités de stockage d'hydrocarbures liquides et gazeux .

D'autres usages sont évoqués à titre de comparaison, mais qui ont toujours quelque rapport à l'énergie. On sait en effet que la première qualité énergétique du sous-sol est son inertie thermique. L'économie d'énergie de climatisation favorise donc une grande quantité d'usages très variés. On sait aussi que la température du terrain augmente avec la profondeur, ce qui est la base des applications géothermiques . Dans la plupart des cas envisagés ici, ces cavernes sont spécialement creusées par l'homme pour un usage bien défini, mais l'homme préhistorique, justement dit « des cavernes », a su utiliser des cavernes naturelles, auxquelles il a parfois apporté quelques modifications.

Les cavernes creusées par l'homme ont des usages impliquant un haut degré de stabilité pendant une longue durée, alors que les modèles fournis par la Nature, les grottes puis les cavités minières n'offrent une stabilité que pendant une durée limitée. Les mines et carrières souterraines, qui remontent à une antiquité reculée, constituent un capital d'expérience considérable. On passe sans coupure nette des carrières souterraines au troglodytisme bien que les dimensions des espaces consacrés à l'habitat soient très inférieures à celles des cavernes industrielles. Ainsi les vides laissés par les exploitations souterraines ont souvent une deuxième vie (thème en 2013 du Congrès de l'Industrie minérale). On évoque aussi des cavernes calquées sur les cavités minières en vue de buts innombrables dont plusieurs ressortent à l'urbanisme souterrain.

Les caractères des cavernes des centrales hydroélectriques et des cavités de stockage sont examinés en détail, car leur grande variété se justifie non seulement par les matériels et produits qu'elles abritent, mais aussi par des conditions locales (nature et structure du terrain, hydrogéologie, état de contrainte initial) et des méthodes de construction en constante évolution. Une approche analogue s'applique aux stations des voies routières ou ferrées souterraines dont les métros et les cavernes d'aiguillage...