Dans le domaine de la construction, la compréhension des risques géotechniques s’avère déterminante pour garantir la stabilité et la durabilité des ouvrages. Ces risques, qui incluent des phénomènes tels que les tassements, les glissements de terrain et les inondations, peuvent gravement compromettre l’intégrité des structures. C’est là qu’intervient l’étude de sol qui consiste en une série d’analyses et d’essais visant à caractériser le sol sur lequel va s’implanter l’ouvrage.
Grâce à cette investigation, il est possible de déterminer la nature du sol, sa résistance, sa compressibilité, sa perméabilité et d’évaluer les éventuels phénomènes géotechniques susceptibles d’affecter la construction. Mais de quels risques s’agit-il réellement ? Quels en sont les effets et comment les prévenir ?
Tassements et affaissements différentiels
Les tassements et affaissements différentiels sont des phénomènes géotechniques courants qui peuvent gravement affecter la stabilité des structures. Ils sont caractérisés par des mouvements de terrain inégaux qui peuvent engendrer de graves dommages aux bâtiments s’ils ne sont pas pris en compte dès le début des travaux.
S’agissant de leurs causes, plusieurs facteurs peuvent être à l’origine de ces risques géotechniques :
- Compaction inégale du sol : se produit lorsque différentes parties du sol se tassent à des rythmes différents, souvent en raison de variations dans la composition ou la densité du sol.
- Présence de cavités : qu’elles soient naturelles (comme les karsts) ou anthropiques (telles que les anciennes mines), ces cavités créent des vides sous la surface qui peuvent s’effondrer sous le poids des structures.
- Extraction d’eau souterraine : peut entraîner une diminution de la pression interstitielle dans le sol, réduisant ainsi sa cohésion et favorisant les tassements.
Les conséquences de ces tassements et affaissements sur les fondations sont multiples et souvent graves. On observe fréquemment des fissures dans les murs, des portes et fenêtres qui ne ferment plus correctement, et dans les cas extrêmes, un affaissement complet des structures.
Pour minimiser ces risques géotechniques, plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre, dont la réalisation d’une étude de sol approfondie avant toute construction pour identifier les zones à risque. L’utilisation de fondations profondes, telles que les pieux, peut également aider à atteindre des couches de sol plus stables. De plus, des techniques de renforcement du sol, comme l’injection de résines, peuvent être employées pour stabiliser les zones sujettes aux affaissements.
Retrait-gonflement des argiles
Les argiles, constituants majeurs de nombreux sols, présentent une particularité : leur volume varie en fonction de leur teneur en eau. Ce phénomène, appelé retrait-gonflement, est à l’origine de nombreux problèmes dans le bâtiment.
En période humide, les argiles absorbent l’eau et se dilatent, tandis qu’en période sèche, elles perdent de l’eau et se contractent. Explicitement, lorsqu’elles entrent en contact avec l’eau, elles absorbent l’eau entre ces lamelles, entraînant une augmentation de leur volume. Ce phénomène est appelé gonflement. À l’inverse, lorsque l’eau s’évapore, les lamelles se rapprochent, réduisant ainsi le volume du sol : c’est le retrait.
Ce cycle d’expansion et de contraction peut provoquer des mouvements significatifs du sol, affectant ainsi la stabilité des structures construites dessus. Face à ce risque, plusieurs précautions peuvent être prises :
- Dimensionnement adapté des fondations ;
- Choix de matériaux adaptés en fonction de leur résistance aux contraintes induites par les mouvements du sol ;
- Mise en place de joints de dilatation pour absorber les mouvements différentiels et limiter l’apparition de fissures.
Dans certains cas, il peut être nécessaire de traiter le sol pour réduire sa sensibilité au retrait-gonflement, en injectant par exemple des produits stabilisants. De plus, des techniques de drainage efficaces peuvent être mises en place pour contrôler l’humidité autour des fondations.
Glissements de terrain et instabilité des pentes
Les glissements de terrain et l’instabilité des pentes représentent des risques géotechniques majeurs, particulièrement dans les régions montagneuses ou vallonnées. Ces phénomènes sont principalement causés par :
- Un excès d’humidité : souvent dû à des précipitations abondantes ou à une mauvaise gestion des eaux de surface, il réduit la cohésion des particules du sol, augmentant ainsi le risque de glissement.
- La gravité : en exerçant une force constante qui pousse les matériaux vers le bas de la pente.
- La surcharge du sol : l’ajout de nouvelles charges sur une pente, comme la construction de bâtiments ou le dépôt de remblais, peut déséquilibrer les forces en présence et provoquer un mouvement de terrain.
L’impact de ces glissements de terrain sur les constructions situées sur ou en contrebas des pentes peut être dévastateur. À titre indicatif, les bâtiments peuvent subir des dommages structurels importants, allant des fissures dans les murs à l’effondrement total.
Pour limiter ces risques géotechniques, plusieurs techniques de prévention peuvent être envisagées comme :
- L’installation de systèmes de drainage efficaces pour contrôler l’humidité et réduire la saturation du sol.
- La construction des murs de soutènement pour retenir les matériaux et stabiliser les pentes.
- L’utilisation de géotextiles et de végétation pour renforcer le sol et prévenir l’érosion est également une méthode courante.
Dans les cas les plus critiques, des ancrages de sol ou des clous de terre peuvent être utilisés pour fournir un soutien supplémentaire et empêcher les glissements de terrain. Ces mesures, combinées à une surveillance régulière, permettent de réduire significativement les risques géotechniques associés à l’instabilité des pentes.
Inondations et remontées de nappes phréatiques
Lorsqu’une inondation survient, l’eau sature le sol, augmentant son poids et diminuant sa capacité portante. Cette saturation peut entraîner un affaiblissement des sols, les rendant plus susceptibles aux mouvements et aux déformations. Les remontées de nappes phréatiques, quant à elles, se produisent lorsque le niveau de la nappe phréatique monte, souvent en raison de fortes précipitations ou de la fonte des neiges.
S’agissant de leurs effets, ces risques géotechniques peuvent être source de :
- Perte de portance du sol : l’eau remplit les vides du sol, réduisant ainsi sa résistance et sa capacité à supporter les charges.
- Augmentation de la pression interstitielle : la présence d’eau dans le sol augmente la pression exercée sur les particules du sol, ce qui peut favoriser les mouvements de terrain, notamment les glissements.
- Corrosion des armatures : l’eau peut s’infiltrer dans le béton et corroder les armatures métalliques, réduisant ainsi la résistance des structures.
- Dégradation des matériaux : l’eau peut altérer les matériaux de construction, notamment les matériaux poreux comme la brique ou le bois.
Pour gérer les eaux souterraines et les risques d’inondation, les experts recommandent généralement :
- La mise en place de systèmes de drainage pour maintenir le niveau de la nappe phréatique à une cote basse.
- L’étanchéité des fondations et des ouvrages souterrains pour empêcher l’infiltration de l’eau.
- Le recours aux revêtements de protection (enrobés, bétons) pour limiter l’infiltration de l’eau dans le sol et protéger les structures.
- L’installation de barrières anti-inondation permettent de protéger les zones basses des submersions.
Dans les zones sujettes aux inondations récurrentes, il peut être nécessaire de surélever les bâtiments pour les protéger des eaux.
Conclusion
L’évaluation des risques géotechniques par une étude de sol est une étape cruciale pour assurer la stabilité et la durabilité de tout projet de construction. En identifiant les dangers potentiels tels que les tassements, les affaissements différentiels, les glissements de terrain, les inondations et la présence de cavités souterraines, cette analyse permet de concevoir des solutions adaptées pour chaque terrain.