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Comportement des sols d'assise des fondations face au retrait-gonflement des argiles. Verhalten von Baugrundböden gegenüber Schwinden und Quellen von Ton. Behaviour of foundations base soils facing swelling-shrinkage of clays
Résumé
En France, une maison individuelle sur deux est affectée par le phénomène de retrait-gonflement des sols argileux, qui provoque des fissures dans les bâtiments.
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Ce problème est particulièrement marqué lors des périodes de sécheresse, car les sols argileux se contractent en l'absence d'eau et se dilatent en période humide, provoquant des mouvements différentiels dans les fondations des bâtiments. Ce phénomène, identifié à grande échelle depuis les sécheresses des années 1970 et 2000, touche particulièrement les maisons individuelles et entraîne des coûts élevés pour les assurances. Avec le changement climatique, les régions historiquement épargnées par ce phénomène risquent également d’être impactées, soulignant l'urgence de maîtriser ce risque. Ce projet de thèse vise à mieux comprendre et maîtriser les effets du retrait-gonflement des sols argileux sur les constructions. Il s’appuie sur des données expérimentales, des essais en laboratoire et des simulations numériques pour proposer des recommandations pratiques. La recherche se déroule en trois grandes phases : 1. État de l’art : Cette première phase consiste à réaliser une analyse bibliographique approfondie sur les avancées récentes en matière de retrait-gonflement des sols et leurs effets sur les bâtis légers, notamment les maisons individuelles. L’objectif est de synthétiser les connaissances actuelles sur les impacts de ces phénomènes, les modèles décrivant le comportement des sols argileux, et les solutions constructives visant à limiter les dommages. 2. Expérimentations en laboratoire : Cette deuxième phase, essentielle au projet, implique des essais au laboratoire SRO. Les sols argileux gonflants seront prélevés dans la commune de Champs-sur-Marne pour étudier leur sensibilité au retrait-gonflement. Les essais porteront sur des cycles de séchage et humidification simulés afin de quantifier les effets cumulés de ces cycles sur la stabilité des sols. Des essais de retrait et de gonflement seront réalisés pour mesurer l’impact des charges transmises par les fondations sur ces sols. Un modèle physique sera également développé : il comprendra une enceinte contrôlant l’humidité, un bâti de chargement, une plaque simulant une fondation, ainsi que divers capteurs (déplacement, force, teneur en eau, pression interstitielle). Ce dispositif permettra de simuler et d’analyser les changements de capacité portante des sols sous cycles de séchage et humidification. 3. Modélisation numérique : Dans cette dernière phase, les données expérimentales seront intégrées dans le logiciel COMSOL pour simuler les impacts du changement climatique sur la résistance et la déformabilité des sols sous fondation. Cette modélisation comportera plusieurs étapes : - Représenter les interactions sol-atmosphère et sol-fondation, en intégrant le comportement hydromécanique des sols argileux sous l’effet des variations climatiques. - Tester différents scénarios climatiques pour observer les effets des cycles de séchage et humidification avant et après l’application de solutions de remédiation, telles que des traitements enzymatiques. - Évaluer l’efficacité de méthodes de prévention et de remédiation actuelles et innovantes (notamment les méthodes douces basées sur des solutions naturelles) pour maintenir la stabilité des sols. À terme, le projet ambitionne d’apporter une meilleure compréhension des cycles de séchage/humidification et de leurs effets sur les interactions entre le sol, la fondation et la structure. Ces travaux permettront d’élaborer des recommandations techniques pour améliorer les règles de construction et de fondation sur sols argileux (selon la norme NF P 94-261). Ces recommandations seront diffusées aux professionnels du bâtiment en France, et pourront également être adaptées à d’autres pays européens confrontés aux mêmes enjeux climatiques et géotechniques.In France, one in two single-family homes is affected by the shrink-swell phenomenon of clay soils, which causes cracks in buildin