Les sols argileux possedent la propriete de voir leur consistance se modifier en fonction de leur teneur en eau.

Ainsi, en contexte humide, un sol argileux se presente comme souple et malleable, tandis que ce meme sol desseche sera dur et cassant.

Des variations de volume plus ou moins consequentes en fonction de la structure du sol et des mineraux en presence, accompagnent ces modifications de consistance.

Ainsi, lorsque la teneur en eau augmente dans un sol argileux, on assiste a une augmentation du volume de ce sol, on parle alors de ≪ gonflement des argiles ≫.

Au contraire, une baisse de la teneur en eau provoquera un phenomene inverse de retractation ou ≪ retrait des argiles ≫.

Vue rapprochee de fentes de dessiccation dans l'argile (2003). ⓒ BRGM - F.  Michel

Observees au microscope, les argiles apparaissent sous forme de plaquettes superposees. On parle de structure mineralogique en feuillets.

L’espace entre les differentes couches ou feuillets de mineraux peut accueillir de l’eau et des ions conferant aux argiles leurs proprietes de dilatation et retractation. On distingue trois familles d’argiles, en fonction de l’epaisseur des feuillets, de leurs mineraux constitutifs et de la distance interfeuillets.

Un materiau argileux a une consistance variable selon la teneur en eau du sol. Dur et cassant lorsqu’il est sec, il devient meuble a partir d’un certain degre d’humidite. Ces modifications de consistance s’accompagnent egalement de variations de volume dont l’amplitude peut etre parfois spectaculaire. La plasticite de l’argile depend des mineraux qui la constituent.

Toutes les familles de mineraux argileux ne presentent pas la meme predisposition au phenomene de retrait-gonflement. La smectite , la vermiculite et la montmorillonite sont des mineraux dits sensibles, du fait de leur potentiel de deformation eleve, alors que ce dernier est plus faible pour des mineraux tels que l’ illite et la kaolonite .

Les facteurs de predisposition sont de nature a induire le phenomene de retrait-gonflement des argiles, mais ne suffisent pas a le declencher.

Parmi les facteurs de predisposition au phenomene de retrait-gonflement des argiles, on distingue :

•     la nature du sol ;
•     le contexte hydrogeologique.

Nature du sol

La nature du sol est le facteur de predisposition preponderant a l'apparition du phenomene de retrait-gonflement des argiles. En effet, seules les formations geologiques renfermant des mineraux argileux sont a priori concernees.

Ensuite, la probabilite de survenue du phenomene dans les formations argileuses est fonction de :

•     la proportion de materiaux argileux au sein de la formation ;
•     la proportion de mineraux argileux favorables ;
•     la profondeur et de l'epaisseur de la formation.

Contexte hydrogeologique

La presence d'une nappe phreatique a faible profondeur et des circulations saisonnieres d'eaux souterraines a profondeur relativement faible constituent egalement des facteurs de predisposition. En effet, elles peuvent etre a l’origine de frequentes variations de teneur en eau des sols et ainsi favoriser le phenomene de retrait-gonflement.

Phenomenes climatiques exceptionnels

Les phenomenes climatiques exceptionnels sont le principal facteur de declenchement du phenomene de retrait-gonflement des sols argileux.

En effet, l?amplitude des variations de volume d?un sol argileux ≪ gonflant ≫ augmente avec l'importance de la variation de la teneur en eau du sol. Ainsi, la succession d?une periode fortement arrosee et d?une periode de deficit pluviometrique constitue un facteur de declenchement majeur.

En climat tempere, les episodes de secheresse, caracterises par des temperatures elevees, un deficit pluviometrique et une tres forte evapotranspiration, ont pour repercussion immediate d’assecher les sols argileux et donc de provoquer un phenomene de retrait provoquant des degats plus ou moins serieux sur les batiments.

Mecanisme de fonctionnement du phenomene de retrait-gonflement des sols argileux. ⓒ BRGM - M. Villey

Travaux d'amenagements

Certains travaux d'amenagement peuvent egalement favoriser l'apparition du phenomene de retrait-gonflement des argiles en :

•     bouleversant les conditions naturelles d'evaporation (par exemple, les actions de drainage du sol d’un terrain, de pompage, de plantations, d’impermeabilisation des sols) ;
•     perturbant l’etat hydrique du sous-sol (par exemple, une fuite, voire la rupture d’un reseau enterre ou une infiltration d’eaux pluviales) ;
•     aggravant la dessication du sous-sol (par exemple, des sources de chaleur pres d’un mur insuffisamment isole).

En tant que risque naturel d'origine climatique, le phenomene de retrait-gonflement des argiles est directement influence par les effets du changement climatique. 

Les travaux recents menes dans ce domaine indiquent que la frequence et l'intensite des vagues de chaleur et des secheresses vont inevitablement augmenter au cours du siecle sur le territoire francais.

Les simulations du projet ClimSec mene par Meteo France pour caracteriser l'impact du changement climatique sur la ressource en eau et l'humidite des sols, mettent ainsi en evidence :

• l'accroissement de la probabilite de secheresse agricole au cours du premier tiers du siecle ;
• l'apparition de secheresses inhabituelles en termes d’intensite ou d’expansion spatiale au milieu du siecle et de nouvelles regions touchees (zones montagneuses en particulier) ;
• des secheresses du sol extremes (par comparaison au climat actuel) sur la majeure partie du territoire metropolitain a la fin du siecle : un ete sur trois, voire un ete sur deux, serait au moins aussi chaud que l’ete 2003 en metropole.

Pour ce qui concerne le phenomene de retrait-gonflement des argiles, l’adaptation au changement climatique passera par une politique d’amelioration du bati s’appliquant sous forme de prescriptions pour les nouvelles constructions de maisons individuelles, afin de reduire les taux de sinistralite sur les constructions neuves.