Conception de Fondations sur Sols Gonflants

Conception de Fondations sur Sols Gonflants en Géotechnique

Conception de Fondations sur Sols Gonflants

Contexte : Le défi des "sols vivants" en Génie Civil.

Les sols argileux gonflants représentent un risque majeur et coûteux pour les constructions légères. Ces sols, riches en certains types de minéraux argileux, changent de volume de manière significative en fonction des variations de leur teneur en eau : ils gonflent en période humide et se rétractent en période de sécheresse. Ce phénomène, connu sous le nom de retrait-gonflement des argiles (RGA)Phénomène de variation de volume d'un sol argileux suite à des changements de sa teneur en eau. La sécheresse provoque une rétraction (tassement) et l'humidification un gonflement (soulèvement)., peut exercer des pressions de soulèvement colossales sur les fondations, provoquant des désordres sévères (fissures, déformations). Cet exercice a pour but de vous guider dans la démarche d'analyse et de vérification d'une fondation superficielle sur un sol potentiellement gonflant.

Remarque Pédagogique : Cet exercice illustre une problématique géotechnique classique où les efforts ne proviennent pas seulement des charges de la structure, mais aussi du sol lui-même. Nous allons utiliser des paramètres de laboratoire (limites d'Atterberg, pression de gonflement) pour estimer le comportement du sol sur site et vérifier si la conception de la fondation est adéquate pour contrer les effets du gonflement.


Objectifs Pédagogiques

  • Identifier le potentiel de gonflement d'un sol à partir de ses caractéristiques géotechniques.
  • Calculer la pression de gonflement exercée par le sol sur une fondation.
  • Estimer le soulèvement potentiel à la base de la fondation.
  • Vérifier la stabilité d'une fondation vis-à-vis du risque de soulèvement.
  • Comprendre l'interaction sol-structure dans le contexte des sols gonflants.

Données de l'étude

Une semelle filante doit être construite pour supporter un mur de façade d'une maison individuelle. Le site est connu pour son sol argileux sujet au phénomène de retrait-gonflement. Une étude géotechnique a fourni les caractéristiques du sol et du projet :

Schéma de la Fondation sur Sol Gonflant
Couche d'argile gonflante q p'_g B = 0.6 m D = 0.8 m Niveau nappe hiver Niveau nappe été ΔH_w = 1.5 m
Paramètre Symbole Valeur Unité
Charge permanente (mur + plancher) \(q\) 35 \(\text{kN/m}\)
Largeur de la semelle \(B\) 0.6 \(\text{m}\)
Profondeur d'ancrage \(D\) 0.8 \(\text{m}\)
Poids volumique du béton armé \(\gamma_b\) 25 \(\text{kN/m³}\)
Pression de gonflement mesurée \(p'_g\) 80 \(\text{kPa}\)
Hauteur de la couche active \(H\) 3.0 \(\text{m}\)
Indice de gonflement \(C_g\) 0.08 -

Questions à traiter

  1. Calculer la contrainte totale appliquée par la fondation sur le sol.
  2. Comparer cette contrainte à la pression de gonflement pour évaluer le risque de soulèvement.
  3. Estimer le soulèvement potentiel maximal (\(S\)) du sol sous la fondation.
  4. La conception actuelle est-elle satisfaisante ? Proposer une solution si ce n'est pas le cas.

Les bases de la Géotechnique des Sols Gonflants

Avant la correction, rappelons quelques principes fondamentaux.

1. Pression de Gonflement (\(p'_g\)) :
C'est la pression verticale qu'il faut appliquer à un échantillon de sol pour l'empêcher de gonfler lorsqu'il est mis au contact de l'eau. C'est une mesure directe du potentiel de soulèvement du sol. Si la contrainte exercée par la fondation est inférieure à cette pression, le sol va se soulever.

2. Contrainte Totale au Sol (\(\sigma_v\)) :
C'est la pression totale que la fondation exerce à sa base. Elle inclut le poids de la structure et le poids propre de la fondation elle-même. Pour une semelle filante, on la calcule comme une force par unité de surface : \[ \sigma_v = \frac{\text{Charge Linéique}}{B} + \text{Poids propre de la fondation} \]

3. Calcul du Soulèvement Potentiel (S) :
Le soulèvement est la déformation verticale du sol due au gonflement. Il peut être estimé par des méthodes oedométriques. Une formule simplifiée couramment utilisée est : \[ S = \frac{C_g}{1+e_0} \cdot H \cdot \log_{10}\left(\frac{p'_g}{\sigma'_{v,f}}\right) \] Où \(C_g\) est l'indice de gonflement, \(H\) l'épaisseur de la couche active, \(e_0\) l'indice des vides initial et \(\sigma'_{v,f}\) la contrainte effective finale sous la fondation.


Correction : Conception de Fondations sur Sols Gonflants

Question 1 : Calculer la contrainte totale appliquée par la fondation

Principe (le concept physique)

Pour savoir si la fondation est assez "lourde" pour s'opposer au gonflement du sol, nous devons d'abord calculer la pression totale qu'elle exerce à sa base. Cette pression est la somme de la charge apportée par la structure (murs, planchers) et du poids de la semelle elle-même. C'est cette pression qui va "ancrer" la fondation dans le sol.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

La contrainte au sol est une notion fondamentale. Pour les fondations superficielles, on suppose souvent une répartition uniforme de la charge sur toute la surface de la semelle. Cette simplification est valable si la fondation est considérée comme rigide par rapport au sol. La contrainte est alors simplement la force totale (charges Q + poids propre G) divisée par l'aire de la base (A). En géotechnique, on travaille souvent en contraintes effectives (\(\sigma'\)), qui excluent la pression de l'eau, mais pour la comparaison avec la pression de gonflement, on utilise la contrainte totale (\(\sigma\)).

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

Imaginez que vous marchez sur de la neige. Vos pieds s'enfoncent. Si vous mettez des raquettes, la même charge (votre poids) est répartie sur une plus grande surface, donc la pression diminue et vous vous enfoncez moins. Ici, c'est l'inverse : nous avons besoin d'une pression suffisante pour "gagner" contre la poussée du sol. Une semelle trop large pourrait être contre-productive si elle ne s'accompagne pas d'une augmentation de charge.

Normes (la référence réglementaire)

Le calcul des charges et leur application sur les fondations est régi par des normes comme l'Eurocode 7 (Calcul géotechnique). Ces normes définissent comment combiner les charges permanentes (G) et les charges d'exploitation (Q) et comment calculer la contrainte de calcul à la base de la fondation.

Formule(s) (l'outil mathématique)

La contrainte totale \(\sigma_v\) sous une semelle filante de largeur B et de hauteur \(h_f\) est :

\[ \sigma_v = \frac{q}{B} + (h_f \cdot \gamma_b) \]

Pour cet exercice, nous n'avons pas la hauteur de la semelle, mais nous pouvons la supposer raisonnablement à 0.3 m, une valeur courante. Le poids propre est donc \(0.3 \, \text{m} \times 25 \, \text{kN/m³} = 7.5 \, \text{kPa}\).

Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que la fondation est rigide, que la charge est appliquée au centre de la semelle et que la répartition des contraintes à la base est uniforme.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Charge permanente, \(q = 35 \, \text{kN/m}\)
  • Largeur de la semelle, \(B = 0.6 \, \text{m}\)
  • Poids propre estimé de la semelle \(\approx 7.5 \, \text{kPa}\)
Astuces(Pour aller plus vite)

Vérifiez toujours la cohérence de vos unités. Ici, diviser des kN/m par des m donne des kN/m², ce qui est exactement l'unité du kiloPascal (kPa). Cette cohérence vous évite de nombreuses erreurs de conversion.

Schéma (Avant les calculs)
Forces agissant sur le sol
qGσ_v = ?
Calcul(s) (l'application numérique)

On calcule d'abord la contrainte due à la charge de la structure, puis on ajoute le poids propre.

\[ \begin{aligned} \sigma_{v, \text{structure}} &= \frac{q}{B} \\ &= \frac{35 \, \text{kN/m}}{0.6 \, \text{m}} \\ &\approx 58.3 \, \text{kPa} \end{aligned} \]
\[ \begin{aligned} \sigma_v &= \sigma_{v, \text{structure}} + \sigma_{v, \text{poids propre}} \\ &= 58.3 \, \text{kPa} + 7.5 \, \text{kPa} \\ &= 65.8 \, \text{kPa} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Contrainte résultante
σ_v = 65.8 kPa
Réflexions (l'interprétation du résultat)

Une contrainte de 65.8 kPa est une valeur relativement faible, typique des constructions légères comme les maisons individuelles. C'est précisément pour cette raison que ces structures sont les plus vulnérables au gonflement : elles ne sont pas assez "lourdes" pour contrer la poussée du sol.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

L'erreur la plus fréquente est d'oublier le poids propre de la fondation. Bien que souvent faible par rapport aux charges de la structure, il contribue à la stabilisation et doit toujours être inclus dans le calcul de la contrainte totale au sol.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • La contrainte au sol est la charge totale (structure + fondation) divisée par la surface.
  • Elle représente la force avec laquelle la fondation "lutte" contre le gonflement.
  • L'unité standard est le kiloPascal (kPa), qui est égal à un kN/m².
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

La contrainte sous une fondation n'est en réalité jamais parfaitement uniforme. Elle tend à se concentrer sur les bords pour une fondation rigide sur un sol argileux (distribution "en selle"), et au centre pour un sol sableux. L'hypothèse uniforme est cependant une simplification acceptable pour les calculs courants.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
La contrainte totale appliquée par la fondation sur le sol est d'environ 65.8 kPa.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Si le mur était plus lourd (q = 50 kN/m), quelle serait la nouvelle contrainte totale au sol en kPa ?

Question 2 : Comparer la contrainte à la pression de gonflement

Principe (le concept physique)

La comparaison est directe : le sol pousse vers le haut avec une pression potentielle de \(p'_g\), tandis que la fondation appuie vers le bas avec une pression de \(\sigma_v\). Si la pression de la fondation est supérieure à la pression de gonflement, le sol ne pourra pas se soulever. Si elle est inférieure, un soulèvement est inévitable.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

La pression de gonflement trouve son origine dans la structure minéralogique des argiles (ex: smectites) et dans les forces électrochimiques. Les feuillets d'argile, chargés négativement, attirent les molécules d'eau (dipolaires), qui s'insèrent entre eux et les forcent à s'écarter. Ce phénomène, appelé "adsorption", génère une force de répulsion considérable qui se manifeste à l'échelle macroscopique par le gonflement.

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

Pensez à une éponge sèche et compressée. Si vous la mettez dans l'eau, elle va gonfler avec une force surprenante. La pression de gonflement, c'est la pression qu'il faudrait exercer sur cette éponge pour l'empêcher de reprendre sa forme. Notre fondation joue le rôle de la main qui essaie de maintenir l'éponge compressée.

Normes (la référence réglementaire)

En France, la norme NF P 94-093 définit la procédure d'essai oedométrique, qui permet de mesurer en laboratoire la pression de gonflement. Les guides comme le GTR (Guide des Terrassements Routiers) classifient les sols selon leur sensibilité au gonflement en fonction de paramètres comme la valeur au bleu de méthylène (VBS).

Formule(s) (l'outil mathématique)

Le critère de stabilité est une simple inégalité :

\[ \sigma_v > p'_g \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que la valeur de \(p'_g\) mesurée en laboratoire sur un échantillon est représentative du comportement du massif de sol sur le site, notamment dans les conditions les plus défavorables (saturation complète).

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Contrainte totale appliquée, \(\sigma_v = 65.8 \, \text{kPa}\) (du calcul Q1)
  • Pression de gonflement, \(p'_g = 80 \, \text{kPa}\)
Astuces(Pour aller plus vite)

Cette comparaison est l'étape la plus simple mais la plus critique du diagnostic. Un simple coup d'œil aux deux chiffres vous dit si le projet est viable en l'état ou s'il faut impérativement revoir la conception. C'est un point de décision majeur pour l'ingénieur.

Schéma (Avant les calculs)
La Balance des Forces
σ_vp'_g
Calcul(s) (l'application numérique)
\[ 65.8 \, \text{kPa} < 80 \, \text{kPa} \]
Schéma (Après les calculs)
Bilan des Pressions Verticales
σ_v = 65.8 kPap'_g = 80 kPaDÉSÉQUILIBRE ⚠️
Réflexions (l'interprétation du résultat)

La contrainte exercée par la fondation est inférieure à la pression de gonflement. Le critère de stabilité n'est pas respecté. Cela signifie que lorsque le sol s'humidifiera, il développera une pression suffisante pour soulever la fondation et la structure qu'elle supporte. La conception actuelle est donc dangereuse.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

Ne jamais sous-estimer la pression de gonflement. C'est une valeur mesurée en laboratoire dans des conditions de saturation totale, ce qui représente le cas le plus défavorable. Il est dangereux de penser que "sur site, ça n'arrivera pas". La conception doit toujours se baser sur le pire scénario crédible.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • La stabilité au soulèvement est assurée si \(\sigma_v > p'_g\).
  • \(\sigma_v\) est la force qui retient (poids de la structure).
  • \(p'_g\) est la force qui pousse (gonflement du sol).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

Certaines argiles, comme la bentonite, ont des pressions de gonflement si élevées (plusieurs centaines de kPa) qu'elles sont utilisées pour créer des barrières d'étanchéité dans les stockages de déchets. En gonflant au contact de l'eau, elles se "serrent" contre les parois et comblent les vides, créant un joint parfait.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
Comme \(65.8 \, \text{kPa} < 80 \, \text{kPa}\), il y a un risque avéré de soulèvement de la fondation.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Quelle est la contrainte minimale \(\sigma_v\) (en kPa) que la fondation devrait appliquer pour être considérée comme stable ?

Question 3 : Estimer le soulèvement potentiel maximal (S)

Principe (le concept physique)

Puisque nous savons que la fondation va se soulever, il est utile d'estimer de combien. Le calcul du soulèvement potentiel donne un ordre de grandeur du déplacement vertical que la structure pourrait subir. Cette valeur est cruciale pour évaluer le niveau de désordres attendus (fissuration, etc.). On utilise une formule oedométrique simplifiée.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

La formule du soulèvement est issue de la théorie de la consolidation. Le terme \(\frac{C_g}{1+e_0}\) représente la compressibilité (ou "gonflabilité") du squelette du sol. On le multiplie par l'épaisseur de la couche qui gonfle (\(H\)). Le terme logarithmique \(\log_{10}(\frac{p'_g}{\sigma_v})\) traduit le fait que le gonflement n'est pas linéaire : plus la contrainte \(\sigma_v\) est proche de la pression de gonflement \(p'_g\), plus le potentiel de déformation restant est faible.

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

C'est un peu comme calculer l'allongement d'un ressort. Le soulèvement (\(S\)) est proportionnel à la "raideur" du sol (\(C_g\)) et à sa "longueur" (\(H\)). Le terme logarithmique représente la "course" restante : si la fondation est déjà très lourde (\(\sigma_v\) proche de \(p'_g\)), le sol n'a plus beaucoup de "marge" pour gonfler, et le soulèvement sera faible même si le sol est très gonflant.

Normes (la référence réglementaire)

Il n'y a pas de norme unique pour le calcul du soulèvement, mais plusieurs méthodes sont reconnues dans la littérature technique et les guides de bonne pratique. La méthode présentée ici est une approche simplifiée. Des méthodes plus complexes (ex: méthode de Fredlund) existent pour des analyses plus fines.

Formule(s) (l'outil mathématique)

On utilise la formule simplifiée, en supposant un indice des vides initial \(e_0 \approx 0.7\) (valeur typique pour une argile plastique) :

\[ S = \frac{C_g}{1+e_0} \cdot H \cdot \log_{10}\left(\frac{p'_g}{\sigma_v}\right) \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que le gonflement est purement vertical (unidimensionnel), que les paramètres du sol (\(C_g, e_0\)) sont constants sur toute l'épaisseur de la couche active H, et que la contrainte \(\sigma_v\) est la contrainte finale moyenne sous la fondation.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Indice de gonflement, \(C_g = 0.08\)
  • Hauteur de la couche active, \(H = 3.0 \, \text{m}\)
  • Pression de gonflement, \(p'_g = 80 \, \text{kPa}\)
  • Contrainte totale appliquée, \(\sigma_v = 65.8 \, \text{kPa}\)
Astuces(Pour aller plus vite)

Le terme \(\log_{10}(p'_g / \sigma_v)\) est le moteur du calcul. Si ce ratio est proche de 1 (c'est-à-dire que les pressions sont quasi-égales), le log sera proche de 0 et le soulèvement sera nul. Cela confirme bien que si \(\sigma_v \ge p'_g\), la formule ne prédit aucun soulèvement.

Schéma (Avant les calculs)
Phénomène de Soulèvement
Sol secz=0Sol humideS = ?
Calcul(s) (l'application numérique)

On applique la formule en veillant à utiliser H en millimètres pour obtenir un résultat en mm.

\[ \begin{aligned} S &= \frac{C_g}{1+e_0} \cdot H \cdot \log_{10}\left(\frac{p'_g}{\sigma_v}\right) \\ &= \frac{0.08}{1+0.7} \cdot (3000 \, \text{mm}) \cdot \log_{10}\left(\frac{80}{65.8}\right) \\ &\approx \frac{0.08}{1.7} \cdot 3000 \cdot \log_{10}(1.216) \\ &\approx 0.047 \cdot 3000 \cdot 0.085 \\ &\approx 12 \, \text{mm} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Soulèvement Calculé
Sol humidez=0S ≈ 12 mm
Réflexions (l'interprétation du résultat)

Un soulèvement potentiel de 12 mm (1.2 cm) est significatif. Pour une maison individuelle, un tel déplacement différentiel peut facilement provoquer des fissures dans les murs, des blocages de portes et de fenêtres, et endommager les canalisations. Ce niveau de déformation est généralement considéré comme inacceptable.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

Ce calcul donne une estimation du soulèvement maximal en cas de saturation complète. Il ne dit rien sur la vitesse du phénomène ni sur les tassements différentiels (le fait que le sol ne gonfle pas uniformément partout). Le risque principal vient souvent des différences de soulèvement entre plusieurs points de la structure.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • Le soulèvement dépend de la "gonflabilité" du sol (\(C_g\)), de l'épaisseur concernée (\(H\)) et du déséquilibre des pressions.
  • Même un soulèvement de quelques millimètres peut causer des dommages importants.
  • Ce calcul permet de quantifier le risque identifié à la question précédente.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

La présence d'arbres près d'une construction sur sol gonflant est un facteur aggravant majeur. En été, les racines pompent d'énormes quantités d'eau, créant une zone de sécheresse localisée et un tassement (retrait). En hiver, cette zone se ré-humidifie fortement, provoquant un gonflement localisé. Cela crée des mouvements différentiels saisonniers très dommageables.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
Le soulèvement potentiel maximal est estimé à environ 12 mm.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Si la couche active n'était que de 1.5 m d'épaisseur, quel serait le nouveau soulèvement en mm ?

Question 4 : La conception est-elle satisfaisante et que proposer ?

Principe (le concept physique)

Cette étape est celle du jugement de l'ingénieur. Après avoir quantifié le problème (déséquilibre des pressions, soulèvement inacceptable), il faut passer de l'analyse à la conception. L'objectif est de trouver une solution techniquement fiable et économiquement viable pour garantir la sécurité et la durabilité de l'ouvrage.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

Les solutions au RGA se classent en trois catégories : 1) S'affranchir du problème : isoler la structure du sol (vide sanitaire, fondations profondes). 2) Lutter contre le problème : alourdir la structure pour dépasser la pression de gonflement (rarement faisable pour les pavillons). 3) Traiter le problème à la source : modifier le sol (traitement à la chaux, injection de résine) ou gérer l'hydrologie (drainage périphérique, écran anti-racines) pour limiter les variations de teneur en eau.

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

C'est ici que l'ingénieur cesse d'être un simple calculateur pour devenir un concepteur. Il n'y a pas une seule "bonne" réponse, mais un éventail de solutions avec des avantages et des inconvénients. Le choix final dépend du niveau de risque, du type de construction, du contexte du site et bien sûr, du budget du projet.

Normes (la référence réglementaire)

Les normes de construction, comme l'Eurocode 0 (Bases de calcul des structures), définissent des "états limites de service" (ELS) qui incluent les déformations et les fissures. Le soulèvement calculé de 12 mm mènerait très probablement au dépassement de ces états limites, rendant la conception non conforme.

Formule(s) (l'outil mathématique)

Il n'y a pas de formule ici, mais des critères de décision. Le critère principal est : le soulèvement admissible (\(S_{\text{adm}}\), souvent de l'ordre de quelques mm) doit être supérieur au soulèvement calculé (\(S_{\text{calc}}\)).

\[ S_{\text{calc}} < S_{\text{adm}} \quad \text{et} \quad \sigma_v > p'_g \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que les solutions techniques proposées sont réalisables sur le site et que leur mise en œuvre sera conforme aux règles de l'art pour être efficaces.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)

Les résultats des questions précédentes : \(\sigma_v < p'_g\) et \(S \approx 12 \, \text{mm}\).

Astuces(Pour aller plus vite)

Face à un sol gonflant avéré, la première question à se poser est : "Puis-je m'isoler du sol ?". Si la réponse est oui (via des pieux et un vide sanitaire), c'est souvent la solution la plus sûre et pérenne, car elle ne dépend pas d'une modification incertaine du comportement du sol.

Schéma (Avant les calculs)
Diagnostic de la Conception Initiale
SoulèvementNON CONFORME
Calcul(s) (l'application numérique)

Il n'y a pas de calcul ici, mais une analyse qualitative et une proposition de conception. La conception est rejetée car les deux critères de stabilité (\(\sigma_v > p'_g\)) et de déformation (\(S < S_{\text{adm}}\)) ne sont pas respectés.

Schéma (Après les calculs)
Solution avec Micropieux et Vide Sanitaire
Argile gonflante (H=3m)Base de HLongrineMicropieuxVide sanitaire
Réflexions (l'interprétation du résultat)

La solution proposée (micropieux + vide sanitaire) est une approche d'évitement. Elle accepte que le sol gonfle, mais elle désolidarise la structure de ce mouvement. C'est une solution robuste et durable, bien que plus coûteuse initialement. Le surcoût est à comparer au coût quasi certain de réparations majeures si la solution initiale était maintenue.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

Une erreur serait de proposer une solution sans en comprendre les limites. Par exemple, un simple drainage périphérique peut être inefficace si la source principale d'humidité est la remontée de la nappe phréatique. Chaque solution doit être adaptée au contexte hydrogéologique précis du site.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • Une conception est non-conforme si \(\sigma_v < p'_g\) ou si \(S > S_{\text{adm}}\).
  • Les solutions visent soit à s'isoler du sol (pieux), soit à le traiter (chaux), soit à contrôler son humidité (drainage).
  • Le choix de la solution est un compromis technico-économique.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

Les fondations du célèbre monument de Pise ne sont pas sur un sol gonflant, mais sur des argiles molles et compressibles. Le problème est l'inverse : un tassement excessif et différentiel. Cependant, les techniques modernes de stabilisation, comme l'injection de résine ou l'utilisation de micropieux, sont parfois similaires à celles utilisées pour les sols gonflants.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
La conception initiale est rejetée. Une solution par fondations semi-profondes sur micropieux ancrés sous la couche active est préconisée.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Si le bâtiment était un entrepôt industriel très lourd, quelle solution deviendrait plus envisageable ?


Outil Interactif : Stabilité d'une Fondation

Modifiez les paramètres du sol et de la fondation pour voir l'impact sur le risque de soulèvement.

Paramètres d'Entrée
35 kN/m
0.6 m
80 kPa
Résultats Clés
Contrainte Appliquée (kPa) -
Marge de Sécurité (kPa) -
Stabilité -

Le Saviez-Vous ?

Le phénomène de retrait-gonflement des argiles est la deuxième cause d'indemnisation des assurances en France au titre des catastrophes naturelles, juste après les inondations. Avec le changement climatique qui accentue les périodes de sécheresse et de ré-humification intense, ce risque est en constante augmentation sur le territoire.


Foire Aux Questions (FAQ)

Pourquoi ne construit-on pas simplement des fondations plus profondes ?

Approfondir une fondation superficielle (par exemple de 0.8m à 1.5m) ne résout pas le problème si la couche d'argile active est plus épaisse. Le sol sous la fondation continuera de gonfler. La solution n'est pas seulement la profondeur, mais de s'ancrer dans une couche stable sous la zone de variation hydrique, ce qui nécessite des fondations de type "profond" (pieux).

Est-ce que tous les sols argileux sont gonflants ?

Non. Le potentiel de gonflement dépend de la nature minéralogique de l'argile. Les argiles de la famille des smectites (comme la montmorillonite) sont très gonflantes, tandis que les kaolinites le sont très peu. L'indice de plasticité (Ip) est un bon indicateur : un Ip élevé (> 35-40%) est souvent synonyme de fort potentiel de gonflement.


Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Pour réduire le risque de soulèvement d'une fondation légère sur sol gonflant, il faut principalement...

2. Un sol avec un indice de plasticité (Ip) très élevé est généralement...


Pression de Gonflement (p'_g)
Pression verticale nécessaire pour annuler le gonflement d'un échantillon de sol au contact de l'eau. C'est la pression de soulèvement maximale que le sol peut exercer.
Indice de Plasticité (Ip)
Paramètre géotechnique qui définit la plage de teneur en eau dans laquelle un sol reste à l'état plastique. C'est la différence entre la limite de liquidité (wL) et la limite de plasticité (wP). Un Ip élevé indique une argile très plastique et souvent gonflante.
Couche Active
Couche de sol superficielle dont la teneur en eau varie au fil des saisons (évaporation, pluie). C'est dans cette couche que se produit le phénomène de retrait-gonflement.
Conception de Fondations sur Sols Gonflants

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