Comprendre le retrait-gonflement des argiles (RGA)

Qu'est-ce que le retrait-gonflement des argiles ?

D'un point de vue géotechnique, ce phénomène résulte des propriétés physico-chimiques particulières des minéraux argileux. Les feuillets d'argile, notamment les smectites et les montmorillonites, ont une capacité d'absorption d'eau variable qui modifie directement leur structure cristalline. Lorsque l'eau s'infiltre entre les feuillets, le matériau gonfle ; à l'inverse, la dessiccation provoque un rapprochement des feuillets et donc un retrait volumétrique.

Selon le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières), le RGA est le deuxième poste d'indemnisation des catastrophes naturelles en France après les inondations, avec un coût moyen estimé à plus de 1,5 milliards d'euros par an depuis 2000 [1][5].

Pourquoi touche-t-il certaines régions plus que d'autres ?

En pratique, plusieurs facteurs déterminent le niveau de risque local :

• •La lithologie du sol : présence de smectites, d'illites ou de kaolinites, chacune présentant des taux de gonflement différents
• •L'épaisseur de la couche argileuse : plus elle est importante, plus les variations volumétriques peuvent être marquées
• •La profondeur de la nappe phréatique : une nappe haute limite les variations hydriques, une nappe profonde accroît le risque
• •Le climat local : alternance de périodes sèches et humides, intensité des sécheresses estivales

La carte d'aléa retrait-gonflement publiée par le BRGM classe l'ensemble du territoire en quatre niveaux : exposition faible, moyenne, forte ou très forte. Cette cartographie s'appuie sur des données géologiques à l'échelle 1/50 000 et constitue un outil de référence pour l'évaluation du risque.

Comment évolue le risque avec le changement climatique ?

Concrètement, le changement climatique modifie plusieurs paramètres :

• •Allongement des périodes de sécheresse : entre 1959 et 2021, la fréquence des sécheresses estivales a augmenté de 30% en moyenne sur le territoire [3]
• •Intensification des épisodes de précipitations : alternance plus marquée entre stress hydrique et réhumidification brutale
• •Élévation de la température moyenne : accroissement de l'évapotranspiration et donc de la dessiccation des sols superficiels

D'après les travaux de modélisation hydrogéologique, les sols argileux de la moitié sud de la France pourraient connaître une augmentation de 20 à 40% de l'amplitude des variations hydriques d'ici 2050 sous scénario climatique RCP 8.5. Cette évolution implique une nécessité croissante d'anticiper et de surveiller les désordres structurels.

Quels sont les mécanismes physiques en jeu ?

La physique de l'argile repose sur ses propriétés colloïdales. Les particules argileuses, de taille inférieure à 2 micromètres, développent des charges électriques de surface qui attirent les molécules d'eau polaires. Ce phénomène, appelé hydratation des feuillets, génère une pression de gonflement qui peut atteindre plusieurs centaines de kilopascals.

Lors d'une période de sécheresse, l'évaporation et l'absorption racinaire (notamment des arbres à proximité des bâtiments) entraînent une diminution de la teneur en eau. Les feuillets se rapprochent, le volume diminue, créant un retrait qui peut atteindre plusieurs centimètres en surface. Ce mouvement n'est jamais uniforme, d'où l'apparition de fissures dans les murs et de désordres structurels.

Selon le Cerema (Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement), les mouvements verticaux peuvent atteindre 3 à 5 cm dans les cas les plus sévères, avec des conséquences majeures pour les fondations peu profondes [4].

Comment identifier les sols argileux sensibles ?

Les principaux outils d'évaluation incluent :

• •Carte d'aléa BRGM : accessible en ligne, elle fournit une première indication à l'échelle communale et parcellaire
• •Essai de plasticité (limites d'Atterberg) : mesure la capacité de l'argile à absorber l'eau sans perdre sa cohésion
• •Analyse minéralogique : identification des types d'argiles (smectites, illites, kaolinites) par diffraction aux rayons X
• •Essai de gonflement : mesure en laboratoire de l'amplitude de variation volumétrique

Pour un propriétaire, la première étape consiste à consulter la carte du BRGM et à vérifier si le terrain se situe en zone d'aléa moyen, fort ou très fort. En cas de doute ou de fissures observées, un diagnostic RGA réalisé par un bureau d'études géotechniques est fortement recommandé.

L'hydrostabilisation : une approche préventive issue de la recherche publique

Le principe repose sur trois piliers scientifiques :

1. Mesure continue de l'état hydrique du sol : des capteurs enfouis mesurent en temps réel l'humidité, la température et la tension de l'eau dans le sol à différentes profondeurs (20-80 cm)
2. Modélisation prédictive : des algorithmes développés en collaboration avec des laboratoires de recherche anticipent les périodes de retrait 7 à 15 jours à l'avance en croisant les données terrain et les prévisions météorologiques
3. Régulation hydrique active : un système d'irrigation de subsurface apporte l'eau nécessaire pour maintenir le sol dans une plage de variation hydrique de ±3%, limitant ainsi les mouvements à moins de 5 mm d'amplitude

Les résultats d'expérimentations menées sur 12 sites témoins entre 2019 et 2022 montrent une réduction de 90% de l'amplitude des mouvements du sol après 18 mois d'hydrostabilisation, avec un coût 3 à 5 fois inférieur aux solutions de reprise en sous-œuvre classiques.

L'hydrostabilisation ne se substitue pas aux micropieux dans tous les cas : elle est particulièrement adaptée aux zones d'aléa moyen à fort, aux bâtis à fondations superficielles, et aux situations de prévention ou de désordres en phase précoce. Pour les cas critiques avec lézardes majeures, une approche combinée (stabilisation mécanique localisée + hydrostabilisation globale) peut être envisagée.

Questions fréquentes