Mieux prévenir le risque de retrait-gonflement des sols argileux (RGA) : le Cerema déploie une station d’instrumentation dans le Loir-et-Cher

Aujourd'hui, plus que jamais, le sujet du Retrait et Gonflement des Sols Argileux (RGA) est d'actualité avec des chiffres records de la sinistralité sécheresse 2022 depuis l'intégration, en 1989, de la sécheresse dans le régime des catastrophes naturelles (cat-nat) :

• Plus de 6 308 communes reconnues cat-nat sécheresse 2022, soit près de 73,1% sur les 8630 au total ayant fait la demande (Fig. 1) 
• Un coût de la sinistralité estimé à plus de 3,5 Md€ par la Caisse Centrale de Réassurance 
• La Région Sud - Provence-Alpes-Côte d'Azur arrive en tête avec 47,1% de ses communes reconnues cat-nat sécheresse 2022 
• 9 départements (13, 32, 33, 37, 79, 81, 83, 84 et 86) enregistrent plus de 50% de leurs communes reconnues cat-nat sécheresse 2022 dont 5 avec plus de 70% (32, 81, 83, 84 et 86).

En France, la sinistralité sécheresse connaît d’ores et déjà une forte croissance sur la période récente. 6 des 9 années les plus sinistrées sont post-2015 [1]. Sur la période 2016-2021, la sécheresse représente 24% de la sinistralité climatique, contre 15% sur la période 1989-2015. Avec une part de 52% de la sinistralité cumulée des dix dernières années, la sécheresse devient le péril le plus coûteux. 

Le phénomène RGA et ses conséquences sur le bâti

Le RGA : Explications

Le retrait-gonflement des sols argileux (RGA) est un phénomène naturel qui se produit dans les sols contenant des fractions argileuses sensibles aux variations de leur teneur en eau en fonction des conditions météorologiques de sécheresse ou de précipitations [2]. Par ailleurs, le phénomène de RGA dépend de la nature minéralogique du sol argileux (typologie des argiles) et de l’environnement proche dans lequel il se produit. 

Pour comprendre comment se traduisent les processus de retrait et de gonflement d’un sol argileux, la Fig. 2 ci-dessous montre l’évolution de l’état d’un élément de sol idéalisé soumis à un cycle complet de sécheresse-précipitations.
 

Un élément de sol saturé idéalisé soumis à un chemin de séchage enregistre à la fois une déformation volumique dans le sens du retrait et une perte de masse liée l’évaporation de l’eau présente dans le sol. Cette première phase dite de "retrait" est caractérisée par le rapprochement des grains solides et se poursuit jusqu’à la limite de retrait notée wSL, à partir de laquelle le séchage se poursuit via l’évaporation. Sur ce chemin de séchage, la teneur en eau du sol diminue et inversement, sa succion augmente et le sol devient non saturé à l’état final. A noter que les cinétiques du retrait et du séchage dépendent, entre autres, des conditions hydriques du milieu. Ighil Ameur et Hattab (2019) [3] ont observé des vitesses de retrait plus rapides à forte succion imposée à un échantillon de kaolinite initialement saturé. La succion du sol, pouvant être influencée par les conditions météorologiques et celles de l’environnement proche, est susceptible d’affecter la cinétique du retrait sous l’effet de la sécheresse. 

Par ailleurs, sur un chemin d’humidification par infiltration d’eau, le sol subit le phénomène de gonflement en deux phases (Reiffsteck, 1999) [4] : (i) la phase primaire, avec la migration ou la diffusion de l’eau dans le sol à partir de ses extrémités. Elle est plus ou moins longue suivant la nature du sol, son état de saturation (selon le mode d’imbibition) ainsi que l’état des contraintes. Elle peut durer de quelques heures à plus d’un mois. (ii) la phase secondaire, liée à l’hydratation progressive des minéraux argileux, qui correspond à un processus de cinétique lente. Sur ce chemin d’humidification, la teneur en eau du sol augmente et inversement, sa succion diminue et tend vers zéro lorsque le sol devient saturé à l’état final à la fin du cycle complet de séchage-humidification.

Conséquences du RGA sur le bâti et les sinistrés 

L’analyse des effets de la sécheresse et du RGA sur les maisons requière la prise en compte de l’ensemble des éléments impliqués : la structure de l’ouvrage, le sol de fondation, la météorologie locale et surtout l’environnement proche dans lequel la maison est implantée à savoir notamment la végétation, la gestion des eaux, l’évapotranspiration. La Fig. 3 ci-dessous propose une synthèse de ces facteurs prépondérants et des dommages induits pour les maisons.

Les maisons individuelles construites le plus souvent sur des fondations superficielles sont les plus vulnérables au phénomène de RGA et les déformations volumiques induites du sol de fondation. D’abord, les saisonnalités avec une survenance devenue très variable provoquent la dessiccation et le retrait des couches superficielles du sol jusqu’à 2 m de profondeur pendant la période de sécheresse, puis une saturation marquée par le gonflement des sols argileux pendant la période de précipitations.

De plus, la présence de la végétation à proximité des fondations accentue la succion du sol par l’action racinaire pouvant atteindre 5 m de profondeur. Par ailleurs, une mauvaise gestion des eaux autour de la maison peut être préjudiciable, où une infiltration indésirable au droit des fondations peut provoquer la plastification du sol et leur enfoncement. Ainsi, ces variations de teneur en eau dans le sol peuvent altérer ses propriétés hydromécaniques et entraîner la fissuration voire la rupture de la structure qu’il supporte.
Les conséquences de la sécheresse et du phénomène de RGA ne se limitent pas aux seuls dommages matériels du bâti et aux coûts assurantiels, à la tendance croissante: