Comment identifier un sol sensible à la sécheresse ?

Les affaissements de bâtiments suite à la sécheresse sont provoqués par à une diminution du volume d’un sol sous fondations en raison du départ de l’eau qu’il contenait. C’est  ce qu’on appelle le retrait. L’eau s’évapore du sol en raison d’une chaleur prolongée de l’atmosphère en surface. Ce phénomène est appelé évapotranspiration. Les racines des arbres ont aussi tendance à « pomper » l’eau dans le sol. C’est la succion des racines.

Tous les sols ne sont pas sensibles à la sécheresse. Certains sols ne subissent quasiment pas de retrait  face à un départ d’eau, c’est le cas par exemple de certains sables. Les terrains les plus sensibles à la diminution de teneur en eau sont, bien entendu, les sols argileux.

Les cartes d’aléa retrait-gonflement élaborées par le BRGM peuvent vous donner des renseignements sur la nature argileuse de votre terrain. Mais une étude de sol, menée par un bureau d’études géotechnique spécialisé et local, est généralement nécessaire.

L’étude de sol comporte une analyse du contexte géologique et hydrogéologique du site et des essais permettant de caractériser la nature et la résistance du sol.

Vous trouverez ci-dessous, expliqué et commenté dans des termes relativement simples (que les géotechniciens nous pardonnent), l’ensemble des études habituellement réalisées dans les cas de sécheresse.

Le contexte géologique et hydrogéologique

Dans cette étude, le géotechnicien vérifie que votre habitation se situe bien dans une zone à dominante argileuse.

Il analyse les circulations d'eau, superficielles et souterraines et examine l'influence de la végétation arborée présente à proximité de la construction.

La nature du sol

Des échantillons de sol sont prélevés pour réaliser, en laboratoire, une analyse sur la nature du terrain.

1/ Les limites d’ATTERBERG : on caractérise l’état du sol en fonction de la quantité d’eau (W%) dans un échantillon. Il y a trois limites : La limite de plasticité (Wp) indique à partir de quelle quantité d’eau l’échantillon rentre en état plastique. La limite de liquidité (Wl) indique la quantité d’eau à partir de laquelle l’échantillon passe en phase liquide, et enfin la limite de retrait (Wr), c’est le point pour lequel une diminution additionnelle d’eau n’entraînera plus aucun changement d’état dans l’échantillon.

Ce test est généralement utilisé pour caractériser des sols dans le domaine routier. Il est moins intéressant dans le domaine des sols intacts sous maisons et doit impérativement être pondéré car il n’est réalisé que sur une fraction du sol (les particules inférieures à 400 microns).

De plus, les limites d’ATTERBERG sont réalisées sur des échantillons remaniés alors que les sols sous constructions sont généralement intacts avec un squelette et une histoire (sens de sédimentation, consolidation, compactage, circulation d’eau préférentielle, etc …).

Ainsi, les limites d’ATTERBERG donnent une indication incomplète et parfois très éloignée de la réalité du fonctionnement du sol en place dans son ensemble.

2/ La valeur au bleu (VBS): cet essai donne une information sur l’activité des particules argileuses. Les particules argileuses se présentent fréquemment sous forme de feuillets agglutinés les uns aux autres. Seules certaines surfaces de ces feuillets sont susceptibles d’absorber ou de rejeter de l’eau. La valeur au bleu mesure la surface active des feuillets. Plus la valeur au bleu est élevée, plus les particules argileuses sont sensibles aux arrivées et départs d’eau. On considère qu’une argile est très active à partir d’une valeur au bleu de 8.

Comme les limites d’ATTERBERG, la valeur au bleu présente l’inconvénient d’être réalisée uniquement sur une fraction du sol (la partie argileuse) et sur un matériau remanié. Elle n’est donc pas toujours représentative du fonctionnement réel du sol en place dans sa globalité.

2/ La sédimentomètrie : un échantillon est prélevé dans le terrain puis on mesure la grosseur des particules qu’il contient, et cela jusqu’au micron. À l’issue de ce test, on peut donner la composition du sol en fonction de la dimension de ses grains du plus petit au plus grand (% d’argile, % de limons, % de sable, % de graves). Ce test est essentiel car c’est un des seuls pouvant donner la quantité précise d’argile (particules inférieures à 2µm) dans le sol. Il permet donc de pondérer partiellement les deux tests précédents. Par exemple, un sol contenant 40 % d’argile et dont la limite de plasticité est de 30 se comportera très différemment d’un sol contenant 90% d’argile et ayant la même limite de plasticité de 30.

Certaines études de sol ne contiennent qu’une granulométrie (mesure des particules inférieures à 80 µm). Ce n’est pas suffisant car ce test ne permet pas de connaitre la quantité d’argile dans le sol et donc son fonctionnement par rapport à la sécheresse.

3/ L’œdomètre : un échantillon intact de sol est soumis à plusieurs cycles d’assèchement et de réhydratation. On mesure, entre autre, la perte de volume lors de l’assèchement et l’augmentation de volume à la réhydratation. On calcule également la pression lors du regonflement.

Ce test est intéressant car il est pratiqué sur un échantillon intact, il est donc assez représentatif du comportement réel du sol. Néanmoins, il faut également moduler les résultats du test œdométrique car on soumet l’échantillon à des niveaux d’humidification et d’assèchement  qu’il ne subit généralement pas lorsqu’il est en place dans son état naturel. Enfin, il ne faut pas tirer de conclusions hâtives des valeurs de gonflement et de pression de gonflement car généralement, les pressions les plus fortes sont mesurées avec de faibles déplacements et inversement. Ainsi, il est généralement faux de dire qu’un sol va gonfler d’un certain volume avec une certaine pression car les deux courbes d’évolution de ces paramètres sont inversées.

Dans certains cas particuliers et pour identifier clairement un type d’argile on réalise une  diffractométrie aux rayons X.

La résistance du sol

Les essais in-situ (pénétromètre, pressiomètre …) donnent des indications sur la résistance du sol. Ces essais, combinés avec une fouille de reconnaissance de la fondation, permettent de vérifier la capacité portante du terrain.

1/ Le pénétromètre dynamique : une tige métallique est enfoncée dans le sol. En mesurant la force nécessaire à l’enfoncement, on a une certaine information sur la résistance du sol et des différentes couches de matériaux rencontrées.

Plusieurs tests pénétromètriques doivent être réalisés autour de la maison pour avoir une bonne vision générale de la résistance du sol. Le test peut parfois être faussé, notamment lorsque la tige rencontre un bloc de roche dure.

2/ Le pressiomètre : un forage est réalisé dans le sol puis une sorte de cylindre gonflable (sonde pressiométrique) est introduit dans le trou. Le cylindre est ensuite gonflé et on mesure, à plusieurs profondeurs, la variation de volume du cylindre en fonction de la pression de gonflement.

Les résultats d’un essai pressiométrique sont plus délicats à analyser qu’il n’y parait. Il faut notamment respecter des conditions d’exécution précises pour avoir des résultats interprétables (profondeur minimale, tubage éventuel, absence de blocs durs et coupant dans un sol fin,...).

Comme vous pouvez le constater, aucun essai n’est parfait ni universel.

C’est l’analyse combinée et précise de l’ensemble des paramètres qui permet de définir si le phénomène sécheresse est à l’origine des désordres rencontrés sur votre habitation.