LE RISQUE DE LIQUÉFACTION DES SOLS

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LIQUEFACTION

L’EUROCODE 8 régit les principes de construction dans les zones sismiques et la norme NF P 94-500 définit les différentes missions géotechniques. Ces deux normes demandent aux bureaux d’étude de sol de se prononcer sur la classe de sol et sur le risque de liquéfaction en fonction du zonage sismique.

Mais qu’est-ce que la liquéfaction ? Quelles en sont les conséquences ? Comment est-ce traité par GPH ?

Le phénomène de liquéfaction, c’est quoi ?

La définition de la liquéfaction selon l’Eurocode 8 dit :

« La diminution de résistance au cisaillement et/ou de rigidité due à l'augmentation, durant le mouvement sismique, de la pression de l'eau interstitielle dans les matériaux saturés sans cohésion, susceptible de produire des déformations permanentes significatives, voire une quasi-annulation de la contrainte effective dans le sol, est désignée dans ce qui suit par le terme " liquéfaction ". »

En voici une interprétation vulgarisée :

Vous vous êtes certainement déjà trouvé sur une plage en bord de mer. Le sable est humide mais vous ne vous enfoncez pas. Vous restez là pendant plusieurs minutes à regarder la mer. Vous vous balancez d’une jambe à l’autre sans plus de mouvement. Au bout de quelque temps, de l’eau commence à apparaître et vos pieds disparaissent dans le sable. Le sable porteur il y a quelques minutes se comporte comme un liquide. Ceci est, à très petite échelle, un phénomène de liquéfaction du sol.

En faisant bouger légèrement vos pieds, vous avez fait bouger les grains de sable, et l’eau qui se trouvait dessous a pu s’infiltrer entre ces grains et remonter à la surface.

Lors d’un séisme, quand un sol est lâche (du sable dans l’exemple ci-dessous) et que de l’eau se trouve à proximité, les grains de sable vont pouvoir bouger et se ré-agencer. Ils vont ainsi perdre le contact qu’ils avaient entre eux, permettant à l’eau de remonter. Le sol va davantage se comporter comme un liquide qu’un solide et en conséquence perdre de sa portance.

LIQUEFACTION

Figure 1 : schéma de la liquéfaction d’un sol

 

La liquéfaction est la perte partielle ou totale de portance d’un sol suite à un phénomène sismique. Ce phénomène concerne les sols saturés en eau, peu compacts à la granulométrie faible et homogène. On rencontre ce type de phénomène dans le sable, le limon, les argiles et les vases en présence d’eau.

Selon l’Eurocode 8 : « Une évaluation de la susceptibilité à la liquéfaction doit être effectuée lorsque le sol de fondation comprend des couches étendues ou des lentilles épaisses de sable lâche, avec ou sans fines silteuses ou argileuses, au-dessous du niveau de la nappe phréatique, et lorsque ce niveau est proche de la surface du sol. »

Si vous achetez un terrain dans une zone de marais, de sable dunaire, ou à proximité d’un cours d’eau, il y a de fortes probabilités que votre terrain soit concerné par le risque de liquéfaction.

Pourquoi étudier ce risque et quelles sont les conséquences :

Suite à un séisme, un sol liquéfiable va perdre sa portance, et sans portance, la maison va s’enfoncer dans le sol.

Il va sans dire, que la première conséquence d’un tel phénomène, est la sécurité des habitants de la maison. C’est pourquoi, il n’est pas possible de construire une maison avec des fondations classiques dans un sol liquéfiable. Il faut absolument poser les fondations sur un sol dur, compact et non liquéfiable ou consolider le sol afin d’améliorer ses caractéristiques.

Le problème de la première solution c’est qu’en général, dans les zones où le sol est liquéfiable, le seul sol dur capable de recevoir des fondations est le socle rocheux. Le socle rocheux n’est pas toujours présent à des profondeurs adéquates pour une maison individuelle, la seule solution reste des fondations profondes sur pieux.

Le problème de la consolidation du sol est que les différentes techniques employées (injection, pilonnage…) ont une mise en œuvre compliquée et demandent du temps et de gros moyens techniques.

Nous arrivons ensuite à la deuxième conséquence, le prix. Cela coûte très cher de vouloir construire sur un terrain liquéfiable, car il est impératif de s’affranchir de ce phénomène.

L’étude de sol peut permettre l’économie des fondations spéciales dans la très grande majorité des cas en révélant la non-susceptibilité des sols à la liquéfaction. Dans le cas contraire, elle peut permettre de préciser les caractéristiques des fondations.

 

Méthode utilisée par GPH :

En tant que bureau d’étude de sol spécialisé dans la maison individuelle, nous devons bien sûr nous prononcer sur le risque de liquéfaction.

Dans un premier temps, nous étudions la carte du zonage sismique et les cartes géologiques afin de connaître les zones pour lesquelles nous devons nous prononcer sur le risque de liquéfaction et si une étude particulière doit être nécessaire.

Dans un second temps, sur site, l’étude du risque de liquéfaction du sol trouvé est déclenché lorsque nous considérons que le sol est relativement « lâche » suite à nos essais pénétrométriques (dynamique et statique). Elle consiste, par sismographe, à déterminer le profil de vitesse Vs de propagation des ondes de cisaillement dans le sol et la vitesse moyenne des ondes de cisaillement dans les 30 premiers mètres appelée Vs,30.

Selon l’Eurocode 8 : « dans le cas de sites stables, le profil de vitesse Vs de propagation des ondes de cisaillement dans le sol doit être considéré comme le paramètre d'évaluation le plus fiable pour la détermination des caractéristiques de l'action sismique dépendantes du site. »

Le tableau ci-dessous issu de l’Eurocode 8 indique des paramètres spécifiques, dont la Vs,30, pour chaque classe de sol.

caractérisation des classes de sol

Tableau 1 : Classes de sol selon l’Eurocode 8.

 

Conclusion

Construire avec des fondations dites superficielles dans un contexte de sol liquéfiable peut avoir des conséquences très importantes et dangereuses. Seule une étude de sol effectuant des essais complémentaires peut lever ce risque et conclure en fondations superficielles.

En cas d’achat d’un terrain, l’étude de sol (mission G1 PGC) vous indiquera les types de fondations envisageables et précisera si l’étude de liquéfaction est nécessaire.

En cas de projet de construction, l’étude de sol (mission G2 AVP) précisera le type de fondation le mieux adapté à votre projet, et se prononcera clairement sur le risque de liquéfaction.

 
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