Évaluation de la stabilité structurale par EF des tunnels antiques du Sérapéum sous la Colonne de Pompée en utilisant la modélisation SSI

Tunnels cachés sous une colonne célèbre

Au cœur d’Alexandrie, une unique colonne de granite s’élève au-dessus des ruines d’un ancien temple : la Colonne de Pompée. Peu de visiteurs se doutent qu’un réseau délicat de tunnels grecs et une bibliothèque secondaire se trouvent directement en dessous, creusés dans une roche tendre et facilement altérable. Cette étude utilise des simulations informatiques avancées et des essais sur roche pour poser une question simple mais urgente : combien de temps ce monde souterrain peut-il encore soutenir en sécurité le massif monument au-dessus, surtout alors que le changement climatique apporte des pluies plus intenses et la montée des mers ?

Un monument ancien dans un environnement fragile

La recherche se concentre sur les tunnels du Sérapéum et les espaces souterrains associés qui courent sous la Colonne de Pompée, une colonne de granite de 285 tonnes taillée dans l’Asouan. Les tunnels sont excavés dans une roche poreuse et tendre apparentée au calcarénite, bien plus faible que la colonne elle‑même. Au fil des siècles, le vent, le sel, l’humidité et des réactions chimiques ont lentement attaqué cette roche. Aujourd’hui, des tempêtes plus violentes, des crues éclairs et une remontée de la nappe liée au changement climatique accélèrent cette dégradation. Cette combinaison — une énorme colonne de pierre reposant sur des tunnels vieillissants et fragilisés — fait de ce site un terrain d’essai idéal pour des outils modernes capables d’évaluer le risque sans endommager l’archéologie.

Lire le sous‑sol sans le toucher

Parce que le forage et les essais lourds sur un tel site patrimonial doivent être limités, l’auteur a reconstitué le sous‑sol à partir de cartes existantes, d’enquêtes antérieures et d’échantillons de roche prélevés sur place. Des essais en laboratoire ont mesuré la résistance et la déformabilité de la calcarénite tendre et du granite dur, notamment leur propension à fissurer sous compression ou cisaillement. Ces mesures ont alimenté un modèle informatique bidimensionnel réalisé avec un logiciel géotechnique spécialisé. Dans cette coupe virtuelle, la colonne, sa fondation, les tunnels et un bloc épais de terrain environnant ont été recréés pour que la gravité, le poids de la colonne et même de simples forces sismiques puissent être appliqués et que leurs effets soient suivis en détail.

Suivre les contraintes, les déformations et les micro‑mouvements

La simulation montre où les forces se concentrent autour des tunnels lorsque le sol supporte la charge de la colonne. Les efforts de type écrasement les plus élevés apparaissent aux arêtes vives des voûtes des tunnels directement sous la colonne — précisément là où la roche est déjà la plus faible et la plus altérée. Ici, la roche travaille à environ deux tiers de la résistance mesurée en laboratoire, et le modèle révèle de petites zones où le matériau a déjà cédé et se comporte davantage comme un plastique que comme un élastique. Pourtant, plus profondément entre les tunnels, la roche est comprimée de toutes parts, créant un effet de « serrage » qui aide en fait à maintenir le système. De manière surprenante, le déplacement vertical total de la colonne prédit par le modèle est inférieur au millimètre — bien en dessous des valeurs qui alarmeraient habituellement les ingénieurs.

Stable pour l’instant, mais avec une marge de sécurité étroite

Pour juger de la stabilité globale, l’étude calcule un facteur de sécurité — un rapport comparant la résistance actuelle de la roche à la résistance à partir de laquelle l’effondrement commencerait. La valeur d’environ 1,55 suggère que, sous les charges statiques actuelles, les tunnels sont juste au‑dessus du seuil communément accepté de sécurité. Cependant, ce coussinet est mince pour un monument d’une telle valeur culturelle, d’autant que la roche tendre continue de se fragiliser sous l’effet de l’humidité, du sel et des variations de température. Les mêmes points chauds identifiés par le modèle — les voûtes et les arêtes des tunnels — sont exactement là où toute nouvelle perte de résistance ou un séisme pourraient pousser le système vers la défaillance.

De la simulation aux plans de protection

L’étude conclut que les tunnels du Sérapéum sous la Colonne de Pompée ne sont pas au bord d’un effondrement soudain, mais qu’ils vivent un équilibre délicat. L’altération à long terme et les inondations liées au climat érodent lentement le support naturel, réduisant la marge de sécurité au fil du temps. L’auteur soutient que la conservation devrait se concentrer sur l’éloignement de l’eau, la surveillance étroite des zones de tunnel soumises à contrainte et la planification de renforcements doux et réversibles lorsque nécessaire. En transformant des essais rocheux complexes et des modèles informatiques en seuils d’action pratiques, ce travail offre une feuille de route pour protéger non seulement ce monument emblématique d’Alexandrie, mais aussi d’autres sites du patrimoine souterrain cachés sous des monuments historiques dans le monde entier.

Citation: Hemeda, S. FEA structural stability assessment of the ancient Serapeum tunnels beneath Pompey’s Pillar using SSI modelling. npj Herit. Sci. 14, 294 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02506-7

Mots-clés: Colonne de Pompée, patrimoine souterrain, stabilité des tunnels, impacts du changement climatique, modélisation géotechnique