Les éboulements rocheux sont difficilement prévisibles en raison de leur soudaineté et du peu d'informations disponibles sur la structure interne du massif rocheux. L'analyse en retour d'éboulements dans des falaises calcaires a montré qu'ils étaient initiés par la fracturation de ponts rocheux et que leur persistance était le principal paramètre à prendre en compte pour des calculs de stabilité. En 1er lieu, nous avons utilisé l'information contenue dans le bruit sismique afin d'évaluer le degré d'instabilité d'une écaille rocheuse. Les données viennent de la falaise calcaire de Chamousset (Vercors) où un réseau sismique a fonctionné 4 mois jusqu'à 2 semaines avant la chute d'une écaille de 21000 m3. Le calcul des spectres de bruit sismique a permis d'identifier la 1ère fréquence propre de l'écaille qui diminue significativement avant l'éboulement. Ce même réseau a enregistré des milliers d'événements dont les plus énergétiques ont été classés. Certains de ces signaux ont des arrivées d'ondes P et S distinctes, permettant d'analyser leur mécanisme de rupture et de calculer leur magnitude et distance hypocentrale. Des simulations favorisent l'hypothèse de ruptures en traction pour expliquer les polarisations. D'autres simulations confirment que les événements situés à l'interface écaille-massif entraînent la résonance de l'écaille, expliquant l'observation de codas mono-fréquentielle avec une amplitude sismique plus forte sur l'écaille. Enfin, l'étude de la réponse thermomécanique d'une 2nde écaille sur un an montre l'influence des paramètres météorologiques sur ses fréquences propres. Les effets réversibles et irréversibles sur ces fréquences ont été identifiés.

En géophysique, les réseaux denses améliorent la caractérisation spatiale et fréquentielle des différents types d’ondes dans le milieu. Bien entendu, l’acquisition en surface est sujette aux ondes de surface qui sont très fortes. Les ondes de surface ont un fort impact sur les données géophysiques acquises au niveau du sol. Elles peuvent être considérées comme du bruit et être sujettes à la suppression puisqu’elles cachent l’information de sous-surface. Cependant, elles peuvent être utiles pour l’imagerie de proche surface si elles sont convenablement récupérées.Dans tous les cas, leur caractérisation est cruciale en géophysique d’exploration active et passive. Dans la surveillance microsismique passive, le bruit de surface ambiant est composé d’ondes de surface. L’objectif principal de la surveillance passive est de minimiser l’impact des ondes de surface sur les données microsismiques. Le fort bruit de surface diminue la sensibilité etl’efficacité des méthodes de détection et de localisation. De plus, les méthodes actuelles de localisation et de détection nécessitent généralement la connaissance d’informations telles qu’un un modèle de vitesse ou un modèle d’événement. Dans la sismique active, de fortes ondes de surface sont générés par des sources actives. Les stratégies actuelles de traitement sont généralement basées sur une sélection manuelle des ondes de surface afin de choisir lesquelles garder. Il s’agit là d’une tâche complexe, coûteuse et sujette à interprétation. Cependant, cette tâche est nécessaire pour l’imagerie de proche-surface et de sous-surface. Les ondes de surface peuvent être particulièrement difficiles à récupérer dans des acquisitions clairsemées.Nous proposons d’appliquer les techniques d’interférométrie et de formation de voies (telles que le Matched Field Processing) dans le contexte des réseaux denses. Une densité de traces importante ouvre de nouvelles possibilités dans les traitements géophysiques, qu’ils soient actifs ou passifs. Nous montrons que le bruit ambiant peut être utilisé dans le traitement microsismique pour extraire des informations importantes sur les propriétés du milieu. De plus, nous développons une approche de débruitage qui permet de supprimer les sources de bruit à la surface et détecter les événements microsismiques. Nous proposons également une méthode automatique de détection et de localisation qui se base sur une quantité minimale d’information préalable qui permet de récupérer la distribution des hétérogénéités du réservoir, dans le voisinage du puits. En ce qui concerne la sismique active, nous proposons une approche interférométrique et automatique de caractérisation des ondes de surface. Nous récupérons les noyaux de sensibilité de phase des ondes de surface entre deux points quelconques de l’acquisition. Ces noyaux de sensibilité sont par conséquent utilisés pour obtenir les courbes de dispersion multimodales. Ces courbes de dispersion permettent la séparation des différents modes des ondes de surface, et fournissent l’information de proche surface suite à une simple inversion.Le réseau dense permet l’amélioration des méthodes présentées ci-dessus: elle permet des applications alternatives et innovantes dans le traitement du signal géophysique. / In geophysics, spatially dense arrays enhance the spatial and frequential characterization of the various waves propagating in the medium. Of course, surface array is subject to strong surface waves. Surface waves highly impact the processing of geophysical data acquired at ground level. They can be considered as noise and subject to suppression as they mask sub-surface information.However, they can be useful for near-surface imaging if they are well retrieved. In any case, their characterization is crucial in active and passive exploration geophysics. In passive microseismic monitoring, ambient surface noise consists of surface waves. The main goal of passive monitoring is to minimize the impact of surface waves on the actual microseismic data. The strong ambient surface noise lowers the sensitivity and the efficiency ofdetection and location methods. Moreover, current location and detection methods usually require strong a priori information (e.g., a velocity model or a template).Active sources generate strong surface waves. In active seismic, current processing strategies often consist in manually picking surface wave arrivals in order to use or remove them. This is often a complex, time consuming, and an ambiguous task. However, it is needed for near- and sub-surface imaging. Surface waves can be particularly difficult to retrieve in sparse arrays. We propose to apply the techniques of interferometry and beamforming (Matched Field Processing in particular) in the context of dense arrays. High trace density opens new possibilities in geophysical processing in both passive and active surveys. We show that the ambient noise can be explored in the case of microseismic monitoring to extract important information about the medium properties. Moreover, we develop a denoising approach to remove the noise sources at the surface and detect the microseismic event. Furthermore, we propose an automatic detection and location method with a minimum a priori information to retrieve the distribution of heterogeneities in the reservoir, in the well vicinity.In active survey, we propose an interferometric, automatic approach to characterize the surface waves. We retrieve phase-sensitivity kernels of surface waves between any two points of the acquisition. These kernels are consequently used to obtain multi-mode dispersion curves. These dispersion curves make it possible to separate different modes of surface waves and provide near-surface information if inverted.The above presented methodologies benefit from spatially dense arrays.Dense arrays of sources or receivers enable alternative, innovative applications in geophysical processing.

Les éboulements rocheux sont difficilement prévisibles en raison de leur soudaineté et du peu d'informations disponibles sur la structure interne du massif rocheux. L'analyse en retour d'éboulements dans des falaises calcaires a montré qu'ils étaient initiés par la fracturation de ponts rocheux et que leur persistance était le principal paramètre à prendre en compte pour des calculs de stabilité. En 1er lieu, nous avons utilisé l'information contenue dans le bruit sismique afin d'évaluer le degré d'instabilité d'une écaille rocheuse. Les données viennent de la falaise calcaire de Chamousset (Vercors) où un réseau sismique a fonctionné 4 mois jusqu'à 2 semaines avant la chute d'une écaille de 21000 m3. Le calcul des spectres de bruit sismique a permis d'identifier la 1ère fréquence propre de l'écaille qui diminue significativement avant l'éboulement. Ce même réseau a enregistré des milliers d'événements dont les plus énergétiques ont été classés. Certains de ces signaux ont des arrivées d'ondes P et S distinctes, permettant d'analyser leur mécanisme de rupture et de calculer leur magnitude et distance hypocentrale. Des simulations favorisent l'hypothèse de ruptures en traction pour expliquer les polarisations. D'autres simulations confirment que les événements situés à l'interface écaille-massif entraînent la résonance de l'écaille, expliquant l'observation de codas mono-fréquentielle avec une amplitude sismique plus forte sur l'écaille. Enfin, l'étude de la réponse thermomécanique d'une 2nde écaille sur un an montre l'influence des paramètres météorologiques sur ses fréquences propres. Les effets réversibles et irréversibles sur ces fréquences ont été identifiés. / Rockfalls are difficult to predict events, owing to the suddenness of the phenomenon and to the little information available about the mass internal structure. Back analysis of collapses in steep limestone showed that rockfalls were initiated by intact rock bridge failures and that the persistence of joints was the main factor controlling the failure probability. First, we used the seismic noise recorded by autonomous monitoring systems to evaluate the degree of coupling of a prone-to-fall column to the rock massif. Seismic data were acquired on top of a limestone cliff in Chamousset (Vercors) during 4 months until 2 week prior the collapse of a 21,000 m3 column. The column 1st natural frequency was easily identified from ambient noise processing and exhibited a significant drop prior the column failure. Thanks to the monitoring system, thousands of seismic events were detected, out of which, the most energetic ones were classified. Some of these events exhibit clear P and S waves, making possible an analysis of the rupture mechanism as well as the calculation of their magnitude and hypocentral distance. Numerical simulations of rock bridge rupture allowed favouring traction rupture to explain the observed polarizations. Other numerical simulations showed that rupture events can trigger the column resonance, explaining the recurrent presence of specific frequencies in the late coda as well as the higher seismic motions on the column. Finally, we studied the thermomechanical response of another column. The influence of meteorological parameters on the column natural frequencies was shown. Both reversible and irreversible effects on the 1st natural frequency were identified.

Partie 1 : Etude sismotectonique du Péloponnèse. Durant l'été 1986 nous avons installé un réseau sismologique de 46 stations couvrant l'ensemble du Péloponèse. Sur plus de 1000 séismes, 750 sont localisés à 10 km près et 480 le sont à 5 km près, 100 solutions focales ont été déterminées. La sismicité enregistrée est essentiellement crustale (95%). La croûte inférieure apparait comme une zone sismique à l'ouest et devient sismique à l'est. Les mécanismes au foyer indiquent un champ de contrainte compressiif orienté E-W dans la bordure occidentale. Immédiatement à l'est de cette zone, le régime devient extensif, d'orientation N-S au nord puis NW-SE à E-W dans !e sud et le sud-.ouest du Péloponnèse. La, sismicité intermédiaire définit la géométrie de ia subduction de la plaque Afrique sous le Péloponnèse. Le plongement est orienté NE-SW scion un pendage de 10°, à 200 km des fosses ce pendage s'accentue brusquement (45 ° ). Les mécanismes au foyer montrent une tectonique extensive orientée NE-SW, avec un pendage identique à celui de la plaque plongeante. 2* partie: Réponse sismique d'une vallée sédimentaire. Durant deux semaines , en mai 1985, cinq stations sismologiques ont été installées à travers une vallée située à 50 km de Thessalonique ( Grèce) . Les stations étaient placées sur les sédiments et sur les bords rocheux de la vallée. A partir de séismes locaux et régionaux, nous avons calculé les rapports des spectres de Fourier obtenus aux différents sites. Pour les sites sédimentaires, les rapports montrent des .amplifications maximales de 8, pour un site rocheux elles atteignent 6. Les amplifications observées sont maximales lors de séismes locaux.Nous interprétons ces effets en fonction du contexte géologique local.

L'étude des signes précurseurs d'un effondrement brutal au-dessus de cavités souterraines, dont le recouvrement est caractérisé par la présence d'un banc massif et raide, est un problème majeur pour la sécurité publique. Aussi, pour progresser dans la compréhension et l'évolution des mécanismes mis en jeu, une cavité saline, située dans le NE de la France, a été suivie en temps réel, entre 2004 et 2009, jusqu'à son effondrement. Celle-ci a été exploitée par dissolution, jusqu'à atteindre une dimension critique (de l'ordre de 180 m) sous un recouvrement de 180 m, armé d'un banc raide de Dolomie situé à 120 m de profondeur.Un système de mesures multi-paramètres haute résolution visait à caractériser les signes précurseurs ainsi qu'à suivre l'effondrement lui-même. Il comprenait des dispositifs à la fois géotechniques et géophysiques, dont des mesures de nivellement de surface et un réseau permanent d'écoute microsismique. Ce dernier, dont les données font l'objet principal de cette thèse, était constitué de neuf sondes équipées de géophones 40 Hz (5 unidirectionnels et 4 tridirectionnels), réparties autour et à l'aplomb de la cavité, dont une dans le banc raide.L'évolution de la cavité a été marquée par deux épisodes majeurs d'activité microsismique :- au printemps 2008, la reprise de la dissolution dans la cavité a engendré l'apparition de crises répétées avec plusieurs milliers d'événements en quelques jours, traduisant un changement de régime microsismique, marqueur de l'instabilité de la cavité ;- en février 2009, suite à ces observations, l'exploitant a décidé de provoquer l'effondrement, par le rabattement intensif de saumure dans la cavité. Pendant les trois jours d'opération, plus de 30000 événements ont été enregistrés (sur 60000 depuis 2004).L'étude de la signature des événements apporte des renseignements essentiels pour la surveillance opérationnelle et la discrimination de ces deux périodes. En particulier, alors que les valeurs maximales atteintes en amplitude, énergie au capteur et fréquence fondamentale apparente, sont assez stables au cours des crises, les sauts marqués durant l'effondrement, permettent de présumer de son imminence. L'évolution de la distribution des microséismes en termes d'énergie libérée et d'occurrence, calculée de manière similaire à la loi de Gutenberg-Richter, bien que souvent difficile à interpréter, a pu être associée à des hausses du niveau piézométrique, ainsi qu'à de petites accélérations de l'affaissement mesuré en surface. Pendant la période d'effondrement, le nombre d'événements microsismiques augmente en suivant une loi en puissance.La localisation des microséismes a nécessité la mise en place d'une stratégie adaptée pour garantir la qualité et l'homogénéité des résultats (sélection des enregistrements, calibrage, étude paramétrique).Cependant, l'utilisation d'un modèle de vitesse constant sur toute la période s'est révélé impossible, compte tenu de l'évolution rapide et permanente du milieu. Il a donc été entrepris d'établir des modèles de vitesse différents en fonction des périodes d'évolution de la cavité.Les distributions spatio-temporelles des foyers ainsi localisés montrent l'existence de structures préférentielles de rupture et souligne le rôle majeur du banc raide.Croisées avec les autres mesures acquises sur le site, ces résultats ont permis d'établir un scénario probable d'évolution de la cavité et de proposer quelques recommandations pour la surveillance opérationnelle / The study of the precursory signs of a brutal collapse above underground caverns, with an overburden characterized by the presence of a massive and stiff bench, is a major problem for public safety. Thus, to progress in the comprehension and the evolution of the concerned mechanisms, a salt cavern, located in the NE France, was monitored in real-time, since 2004 to 2009, until its collapse. This cavern was mined by solution, until reaching its critical dimension (about 180 m) under a covering of 180 m thick, armed with a stiff Dolomite bench located at 120 m of depth.A multi-parameter high resolution monitoring system aimed at characterizing the precursory signs and following collapse itself. It included both geotechnical and geophysical devices as surface leveling measurements and a permanent microseismic network. This one, which data are the principal subject of this thesis, consisted in nine probes equipped with 40 Hz geophones (5 1D and 4 3D), distributed around and directly below the cavern, including one located in the stiff bench.The evolution of the cavern was marked by two major episodes of microseismic activity:- at the beginning of spring 2008, the dissolution restart in the cavern which caused repeated crisis with several thousand events in a few days, this represent a change in the microseismic regime and marked the cavern instability;- in February 2009, following these observations, the owner decided to trigger the collapse by intensive brine pumping in the cavern. During the three days of the operation, more than 30,000 events were recorded (against 60,000 since 2004).The study of the event signature provides essential information for operational monitoring and the discrimination of these two periods. Particularly, while maximal values reached in amplitude, energy and apparent fundamental frequency are quite stable during the 2008 episodes, the rises of this values are important during the collapse period (prior to the peak of activity), allowed us to suppose its imminence. The evolution of the microseism distribution in terms of energy released and occurrence, calculated similarly to the Gutenberg-Richter law, although often difficult to interpret, has been associated with piezometric level rises, and with small accelerations of surface subsidence. During the collapse, the microseismic activity acceleration follows a power law.Microseisms location required the establishment of an appropriate strategy to ensure the quality and the consistency of the results (record selection, calibration, parametric analysis). However, the use of a constant velocity model over all the period was impossible due to the fast and permanent evolution of the environment. Thus, several models were used, according to the a priori known cavern evolution.The event spatiotemporal distributions, thus located, revealed the existence of preferential failure structures and highlight the role of the stiff bench, located at 120 m depth

Un réseau local de 44 stations sismologiques portables installé dans le sud de la Grèce nous a permit d'enregistrer plus de 800 séismes. Le but de cette campagne était d'étudier la tectonique de l'arc hellénique et la géométrie de la subduction. Les séismes crustaux sont localisés en majorité entre les fosses helléniques et l'arc égéen méridional, sans montrer de lacune de sismicité, au niveau du gap d'Anticythère. Les fosses de Pline et de Strabon ont très peu de sismicité. Nous avons recensé une centaine de séismes intermédiaires, les séismes subcrustaux se répartissent sous l'arc égéen méridional, tandis que les séismes profonds sont situés à l'est du Péloponnèse et sous Astipaléa. La Mer de Crète est une région asismique alors que la plupart des modèles indiquent qu'elle est la zone où l'extension est maximale. On ne peut pas préciser la géométrie de la subduction puisqu'il n'y a pas continuité d'est en ouest. 98 mécanismes au foyer ont pu être déterminés dans le sud du domaine égéen. Les mécanismes des séismes crustaux confirment les données de microtectonique et de mécanismes au foyer de séismes majeurs; on distingue en plus de la compression E-W au niveau de l'île de Samos. Les séismes subcrustaux montrent un champ de contraintes différent et très complexe. Au contraire, les séismes les plus profonds ont tous des mécanismes avec des axes T plongeant vers le nord parallèles au plongement supposé de la plaque subduite. Les vecteurs glissement sont N-S, parallèles à la direction de convergence entre l'Afrique et l'Eurasie.

Première Partie: Etude sismotectonique d'un graben complexe, exemple: le graben Mygdonien (Grèce du Nord). Durant les printemps de 1984 et 1985 nous avons installé un réseau sismologique de 29 stations portables dans la région du graben Mydgonien près de Thessaloniki. La sismicité et les mécanismes au foyer ont montré une structure complexe. Des phénomènes compressifs ont été observés au centre du graben. Nous proposons un modèle pour la formation et l'évolution du graben. Au départ la déformation a lieu le long des failles pré-existantes de direction NW-SE ou NNE-SSW avec des mouvements normaux ou décrochants. Dans une deuxième étape il y a formation d'une nouvelle famille de failles normales, dirigées E-W. Cette famille a une direction perpendiculaire à l'axe T moyen, trouvé par les mécanismes au foyer et vient se superposer aux failles initiales. Elle devient rapidement la famille principale et les failles initiales jouent un rôle d'ajusteur de déformation dans cet ensemble. En outre les anciennes failles fonctionnent comme des barrières à l'évo lution des failles dirigées E-W. Deuxième partie: Etudes tridimensionnelle de la croûte et du manteau supérieur à partir de l'inversion des ondes P des téléséismes. A partir des résidus relatifs de temps de parcours des ondes P des téléséismes, enregistrés par le réseau permanent du laboratoire de Géophysique de Thessaloniki, nous avons tenté une inversion tridimensionnelle selon la méthode de Aki, Christofferson et Husebye. Nous avons obtenu des modèles de vitesse en 3D pour les ondes P sous la Grèce du nord, jusqu'à une profondeur de 250 km. Nous avons essayé d'expliquer les variations latérales des vitesses observées, à l'aide de l'isostasie, du flux de chaleur et de la sismicité.

L'importante sismicité qui caractérise la partie Est du bassin Méditerranéen est l'expression de la déformation intense de ce domaine qui se trouve pris entre la convergence des plaques d'Afrique, d'Europe et de Turquie . Le rapprochement de l'Afrique par rapport à l'Europe est une rotation anti-horaire autour d'un pôle situé dans l'Atlantique . Ce déplacement qui est continu depuis à peu près 70 Ma est de l'ordre de 0,5 cm/a à l'Ouest (Gibraltar) et de 1,0 cm/a à l'Est (au niveau de l'Arc Hellénique) où l'Afrique plonge sous la lithosphère égéenne. Cette subduction égéenne, initiée au Miocène supérieur, est mise en évidence par la distribution des séismes intermédiaires le long d'un arc situé en Mer de Crète, entre le Péloponnèse et Rhodes. Elle plonge vers l'intérieur de l'Arc . Un peu plus au Nord de l'arc sédimentaire, la montée du matériel chaud du manteau due à la subduction a créé une série de volcans qui forment l'arc volcanique des Cyclades. A l'extérieur de l'arc, le domaine égéen est bordé par les dépressions profondes (-5200 m) des fosses ioniennes à l'Ouest et des fosses de Pliny et Strabo au Sud. Située au Sud des fosses helléniques, la Ride Méditerranéenne joue le rôle d'un prisme d'accrétion . À l'intérieur de l'arc, l'extension domine. Ses directions témoignent d'un mécanisme d'écoulement gravitaire au dessus de la plaque africaine ce qui entraîne un amincissement important de la lithosphère égéenne . La particularité de l'Arc Hellénique par rapport aux arcs insulaires typiques est le fait que le taux de l'extension à l'intérieur de l'arc est beaucoup plus important que la vitesse de convergence entre l'Afrique et l'Europe. Le rapprochement entre l'Afrique et l'Europe se fait avec une vitesse approximative de 1 cm/a dans la direction N-S, alors que la vitesse de convergence de l'arc égéen par rapport à l'Afrique, à travers le fossé Hellénique, est de l'ordre de 5 à 10 cm/a vers le SW .

Pour progresser dans la compréhension des mécanismes liés aux instabilités des cavités souterraines à partir de la réponse microsismique associée, l'effondrement provoqué d'une cavité saline (~ 200 m en diamètre), créée par dissolution, a été instrumentée sur un site d’exploitation de SOLVAY à Cerville-Buissoncourt (Lorraine, France). Pendant l’expérimentation un vaste ensemble des données a été enregistré (~ 50,000 fichiers d'événements) dont la majorité (80%) est constitué d’essaims microsismiques singuliers. Cette thèse présente une analyse et une interprétation détaillée de cette base de données microsismiques grâce à l’adaptation de méthodologies de traitement originales, dont les résultats améliorent notre compréhension sur la nature de la microsismicité liée aux processus de création et d’effondrement des cavités souterraines, ainsi que sur l’évaluation de l’aléa associé. Les résultats principaux obtenus sont les suivants : les événements microsismiques sont comparables à des petits séismes tectoniques ayant des magnitudes de moment variant entre -3 et 1. (ii) L’ensemble des événements microsismiques montre un mécanisme en cisaillement (double-couple) remarquablement stable et est associé à un régime en faille inverse d’orientation NO - SE, plongeant à environ 35°– 55°. Ce phénomène est probablement lié à la présence de fractures préexistantes sur le site. (iii) L'origine des essaims microsismiques est certainement due à l'incapacité du système à créer des fractures de grandes dimensions capables de libérer des contraintes très importantes. Cela est probablement lié aux propriétés mécaniques du toit de la cavité. (iv) Les périodes d’effondrements du toit de la cavité sont associées à une dynamique de forçage systématique et montrent une réponse microsismique particulière, qui peut-être décrite par des lois statistiques. Les travaux de recherche de cette thèse confirment également, que la surveillance microsismique peut être un outil puissant pour étudier les processus d’instabilité des cavités souterraines, même avec un nombre réduit de capteurs si des outils d’analyse adaptés sont utilisés / In order to improve our understanding of hazardous underground cavities and its microseismic response, the development and collapse of a ~ 200 m wide salt solution mining cavity was monitored at Cerville-Buissoncourt in the Lorraine basin in NE France. The majority of the obtained dataset (~80%) was constituted of numerous unusual microseismic swarming events (~50.000 event files). This thesis presents innovative methods able to treat this specific microseismic data set, whose results provide new and fundamental insights into the principal characteristics of caving and collapsing related microseismicity and hazard assessment of excavated underground formations. The principal results are as follows: (i) the individual microseismic events are comparable to small natural tectonic earthquakes with moment magnitudes Mw ranging from around -3 to 1. (ii) Source mechanisms for most microseismic events are remarkable stable and demonstrate a predominant thrust faulting (double-couple) regime with faults similarly oriented NW-SE, dipping 35°-55° , what might be related to the presence of systematically arranged pre-existing fractures. (iii) The origin of microseismic swarming is suggested in the incapacity to sustain larger strains and to release larger stresses, what seems to be related to the mechanical constitution of the rock strata overlying the cavity (i.e. low strength materials). (iv) Caving and collapsing periods at the cavity roof are associated with systematic, self- reinforcing dynamics and have a distinct microseismic response, clearly observable from statistical analysis, which can be precisely described by empirical laws. The performed analysis and interpretation of the microseismicity at Cerville-Buissoncourt has shown that microseismic monitoring is a useful tool to constrain the mechanical and dynamical characteristics of an evolving and collapsing hazardous underground cavity