Le retrait-gonflement des argiles - Ministère de la ...

1 Risques naturels majeursLe retrait -gonflementdes argilesPr ventionComment pr venir les d sordresdans l habitat individuel ?face aux 21. Face quel ph nom ne ?.. Pourquoi les sols gonflent-ils et se r tractent-ils ?.. 3 Pourquoi sp cifiquement les sols argileux ?Les effets de la dessiccation sur les Facteurs intervenant dans le ph nom ne de retrait - gonflement des argiles .. Manifestation des d sordres .. 8 Les d sordres au gros- uvreLes d sordres au second- uvreLes d sordres sur les am nagements ext rieursL valuation des dommages2. Le contrat d 113. Comment pr venir ?.. La connaissance : cartographie de l al L information pr ventive .. La prise en compte dans l am nagement .. Les r gles de construction .. La r duction de la vuln rabilit du b ti existant .. 154. Organismes de r f rence, liens internet et 1723 IntroductionLe ph nom ne de retrait - gonflement des argiles , bien que non dangereux pour l homme, engendre chaque ann e sur le territoire fran ais des d g ts consid rables aux b timents, pouvant d passer 60 millions d euros cumul s par d partement entre 1989 et 1998.

2 En raison notamment de leurs fondations superficielles , les maisons indi-viduelles sont particuli rement vuln rables ce ph nom ne. Partant de ce constat, le Minist re de l Ecologie et du D veloppement Durable a souhait mettre en place une d marche d infor-mation du grand dossier sp cifique au retrait - gonflement des argiles fait partie d une collection de documents, dont l objectif est de faciliter l acc s l informa-tion sur les ph nom nes naturels g n rateurs de dommages et sur les moyens de les pr dossiers traitent notamment des moyens de mitigation (r duction de la vuln rabilit ) qui peuvent tre mis en place par les particuliers eux-m me et moindre frais ou pour un co t plus important en faisant appel un profession-nel. Ce dossier a pour objectif d apporter des informations pratiques sur les diff rentes tech-niques de mitigation existantes.

3 Une premi re partie introductive pr sente le ph nom ne et ses cons quences, au moyen de nombreux sch mas et illustrations, puis des fiches expliquent chaque technique envisag e et les moyens de la mettre en , seuls le retrait - gonflement des argiles et les inondations font l objet d un dos-sier, mais terme d autres ph nom nes pourront tre trait finitions g n ralesAfin de mieux comprendre la probl matique des risques majeurs, il est n cessaire de conna tre quelquesd finitions g n al a est la manifestation d un ph nom ne naturelou anthropique d occurrence et d intensit donn enjeu est l ensemble des personnes et des bienssusceptibles d tre affect s par un ph nom ne naturel ou des activit s humaines. Il se caract rise par sonimportance (nombre, nature, etc.) et sa vuln rabilit .Le risque majeur est le produit d un al a et d un se caract rise par sa faible fr quence, sa gravit et l incapacit de la soci t expos e surpasserl v nement.

4 Des actions sont dans la plupart des cas possibles pour le r duire, soit en att nuant l intensit de l al a, soit en r duisant la vuln rabilit des vuln rabilit exprime et mesure le niveaude cons quences pr visibles de l al a sur les caract rise la plus ou moins grande r sistanced un enjeu un v nement donn .La mitigation (att nuation, r duction) des risquesnaturels est une d marche destin e r duire l intensit de certains al as et la vuln rabilit des enjeux. Elle visela r duction des dommages,li s la survenue de ph nom nes climatologiques ou g ologiques, afinde les rendresupportables - conomiquementdu moins - par la soci t .La s cheresseg otechnique est une p riode de longueur variable,caract ris e par un d ficit pluviom trique plus ou moinsmarqu et se traduisantpar unediminutionde la teneur en eau de l horizondu enjeuL al aLe risque231 - Face quel ph nom ne ? - Pourquoi les sols gonflent-ilset se r tractent-ils ?

5 Le mat riau argileux pr sente la particularit de voir sa consistance se modifier en fonction de sa teneur en eau. Dur et cassant lorsqu il est ass ch , un certain degr d humidit le fait se transformer en un mat riau plastique et mall able. Ces modi-fications de consistance peuvent s accompagner, en fonction de la structure particuli re de certains min raux argileux, de variations de volume plus ou moins cons quentes : fortes augmentations de volume (ph nom ne de gonflement ) lorsque la teneur en eau augmente, et inversement, r tracta-tion (ph nom ne de retrait ) en p riode de d ficit pluviom trique marqu .Les ph nom nes de capillarit , et surtout de succion, sont l origine de ce comportement. Les variations de volume des sols argileux r pondent donc des variations de teneur en eau (on notera que des variations de contraintes ext rieures telles que les surcharges - peuvent, par ailleurs, galement g n rer des variations de volume).

6 Tous les sols pr sentent la particularit de con-tenir de l eau en quantit plus ou moins impor-tante :- de l eau de constitution, faisant partie int -grante de l organisation mol culaire des grains formant le sol ;- de l eau li e (ou adsorb e), r sultant de l at-traction entre les grains et l eau (pression de succion). On peut se repr senter cette couche adsorb e comme un film visqueux entourant le grain ;- une eau interstitielle, remplissant les vides entre les grains du sol (lorsque ceux-ci sont enti rement remplis, le sol est dit satur ).La part respective entre ces diff rents types d eau, tr s variable, d pend de la nature du sol et de son tat hydrique. En fonction de cette r parti-tion, les sols auront une r ponse diff rente vis- -vis des variations de teneur en eau. Plus la quantit d eau adsorb e contenue dans un sol est grande, plus celui-ci est susceptible de faire du sp cifiquementles sols argileux ?

7 Les caract ristiques de la structure interne des min raux argileux expliquent leur comportement face aux variations de teneur en eau : ils pr sentent en effet une structure min ralo-gique en feuillets , la surface desquels les mol cules d eau peuvent s adsorber sous l effet de diff rents ph nom nes physico-chimiques, et ce de fa on d autant plus marqu e que les grains du sol, fins et aplatis, ont des surfaces d velop-p es tr s grandes. Il en r sulte un gonflement , plus ou moins r versible, du mat riau. L eau adsorb e assure les liaisons entre les grains et permet les modifications de structure du sol lors des variations de teneur en eau ; certains grains argileux peuvent eux-m mes voir leur volume changer, par variation de la dis-tance entre les feuillets argileux l mentaires, du fait d changes d ions entre l eau interstitielle et l eau adsorb e ; les pores du sol sont tr s fins et accentuent les ph nom nes de capillarit.

8 Toutes les familles de min raux argileux ne pr -sentent pas la m me pr disposition au ph nom -ne de retrait - gonflement . L analyse de leur struc-ture min ralogique permet d identifier les plus sensibles. Le groupe des smectites et, dans une moindre mesure, le groupe des interstratifi es (alternance plus ou moins r guli re de feuillets de nature diff rente) font partie des plus sujets au ph nom ne (on parle d argiles gonflantes).Cette sensibilit est li e :- des liaisons particuli rement l ches entre les feuillets constitutifs, ce qui facilite l acquisition ou le d part d eau. Cette particularit permet l eau de p n trer dans l espace situ entre les feuillets, autorisant ainsi de fortes variations de volume (on parle de gonflement interfoliaire ou intercristallin) ;- au fait que ces argiles poss dent une sur-face sp cifique particuli rement importante (800 m2 / g pour la montmorillonite qui appartient aux smectites, 20 m /g pour la kaolinite), et que la quantit d eau adsorb e que peut renfermer un sol est directement fonction de ce param argiles non gonflantes sont ainsi caract ri-s es par des liaisons particuli rement l ches et par une surface sp cifique de leurs grains peu d velopp e.

9 Pour une variation de teneur en eau identique, l importance des variations de volume d un sol argileux gonflant d pend aussi : Des caract ristiques initiales du sol, notamment la densit , la teneur en eau et le degr de saturation avant le d but de l pisode clima-tique (s cheresse ou p riode de pluviom trie exc dentaire). Ainsi, l amplitude des variations de volume sera d autant plus grande que la varia-tion de teneur en eau sera marqu e. ce titre, la succession d une p riode fortement arros e et d une p riode de d ficit pluviom trique constitue un facteur aggravant pr pond rant ; de l histoire du sol, en particulier de l existence ventuelle d pisodes ant rieurs de chargement ou de dessiccation. Par exemple, un sol argileux gonflant mais de compacit lev e (sur-consolidation naturelle, chargement artificiel, etc.)

10 Ne sera que peu influenc par une p riode de s cheresse. contrario, un rema-niement des terrains argileux ( l occasion par exemple de travaux de terrassement) pourrait favoriser l apparition des d sordres ou tre de nature les effets de la dessiccation sur les solsS il est satur , le sol va d abord diminuer de volume, de fa on peu pr s proportionnelle la variation de teneur en eau, tout en restant quasi satur . Cette diminution de volume s effectue la fois verticalement, se traduisant par un tassement, mais aussi horizontalement avec l apparition de fissures de dessiccation (classi-quement observ es dans les fonds de mares qui s ass chent). En de d une certaine teneur en eau (dite limite de retrait ), le sol ne diminue plus de volume, et 45les espaces intergranulaires perdent leur eau au b n fice de l air. Des pressions de succion se d veloppent de fa on significative.