Krympesvelling av leire

Begrepet hevelse av leire krymping (eller RGA) betegner vekslende bevegelser (og ofte gjentatt over tid) av krymping og hevelse i jord, henholdsvis forbundet med faser av tørke og rehydrering av såkalt " hevelse  " eller "  ekspansiv  " jord  .

Noen leire kan miste 10% av volumet når de tørker og få like mye ved rehydrering. De langsomme differensialbevegelsene i jorda som er forårsaket av denne svulmingen kan ødelegge strukturer eller infrastrukturer som er for uelastiske til å motstå dem i jorden. Dette fenomenet påvirker sesongmessig og mer eller mindre syklisk (eller unntaksvis, avhengig av kontekst) lyskonstruksjoner og deres fundament. Det kan også nedbryte visse strukturer og alle underjordiske nettverk (inkludert drenerings- eller vanndistribusjonsnettverk, som noen ganger er laget av asbest-sement ).
Uspektakulært fordi det i det vesentlige er tregt og underjordisk, det resulterer bare i overflaten av noen sprekker , forstyrrelser eller bakkebevegelser . Men som kan ha alvorlige konsekvenser (svekkelse eller ødeleggelse av fundamenter, hus eller veier, kabler, rør og andre underjordiske nettverk eller rør ...). Vi vet teknisk, uten betydelige merkostnader, å bygge på leirejord, men få gamle bygninger hadde tilstrekkelig forventet omfanget av AGR.

Kompensasjon for skade forårsaket av RGA er en kilde til ofte høye kostnader for eiere, offentlige myndigheter og forsikringsselskaper; det er i Frankrike "den andre kategorien kompensasjon for naturkatastrofer" .

Denne faren må tas i betraktning av enkeltpersoner og offentlige myndigheter i planer og programmer for tilpasning til klimaendringene .

Konsepthistorie

Dette fare gang var ment spesielt berøre land med varmt klima, tørre og / eller halvtørre, men siden den siste fjerdedel av XX th  århundre den berører leirområder og regioner i alle tempererte land.

Det er enighet om at denne risikoen skal øke i frekvens og forverres i intensitet, på grunn av det økende antall konstruksjoner (se økende peri-urbanisering , kunstiggjøring av landskapet  osv. ), Økt utvinning av overflatevann. Og i grunnvanns- , jordbruks- og skogsdreneringsoverflatedrenering (som kan forverre tørke og varighet) og fremfor alt på grunn av klimaendringer .

De mikrostrukturelle (SEM, porosimetry,  etc. ) og fysisk-kjemiske komponentene i fenomenet, noen ganger veldig komplekse, er også gjenstand for forskning.

Fenomenet

Det gjelder leireholdig eller leirrik jord, kjent som "hevelse" der konstruksjoner er laget uten fundamenter tilpasset denne risikoen. hevelse krymping kan forekomme:

Det kan variere avhengig av leirens kvalitet, sengetøyet , jordens mikrostruktur og om den er komprimert eller ikke .

Mineralogiske analyser av leirene avdekket to forskjellige fenomener av hevelse:

  1. I leire med veldig svake mellomlagsbindinger (f.eks. Smektitter inkludert natriummontmorillonitt og mindre kalsiummontmorillonitt ), kan vannmolekylene feste seg i et monomolekylært lag mellom to nabolag selv inne i leirpartiklene. Hevelsen, som da kan være veldig signifikant, sies å være intrapartikulær eller inter-folder eller interfoliar .
  2. I de andre tilfellene kommer hevelsen fra innføring av vannmolekyler, ikke mellom lagene av partiklene, men mellom leirepartiklene; hevelsen er mindre viktig, men alle former for leire umettet med vann er bekymret.

Krymping (som induserer sugeeffekter ) og hevelse (knuseeffekter, som kan oppstå etter at krympespalter er fylt med flygende sand, overflatejord, rester av døde planter i anledning tørke  osv. ) Er begge kilder til lidelser, noen ganger veldig diskret eller usynlig (på nedgravde nettverk), men ofte funksjonelt viktig.

Det påvirker bygninger, men også røttene til trær og andre planter, så vel som den vertikale og horisontale sirkulasjonen av vann og muligens forurensende stoffer som det kan lekke ut og sirkulere. Fenomenet tilbaketrekning kan være raskere og maksimalt under en hetebølge, spesielt hvis det forlenges over tid. I følge en vurdering ville skaden forårsaket av bare fjerning av leire under varmebølgen i Frankrike i 2003 ha kostet 1,1 milliarder euro.

Innsatser

De staver er tallrike fordi disse bevegelser av jord kan føre til farlige kollapser av bygninger eller infrastruktur, brudd i rørene i vannfordelingsnettet eller av kloakk . De er en kilde til lekkasjer og forurensning av distribusjonsnettet. I 2009 estimerte ONRC at “nesten 400 000 eneboliger ligger i en høysfaresone .

Innsatsene er spesielt økonomiske på grunn av de betydelige kostnadene ved reparasjon, forebygging og forsikring (I Frankrike er den gjennomsnittlige kostnaden for kompensasjon for tap av hevelse på tilbaketrekning "i størrelsesorden € 15 000 per hus" , ifølge generalkommisjonen for Bærekraftig utvikling .

Innsatsene er noen ganger også økologiske og agroøkologiske , fordi utseendet til et nettverk av krympespalter (etter drenering av et våtmark som ligger på et leirleie for eksempel) kan oppføre seg som et nytt dreneringsnett som bremser gjenfuktingen av jorden. . Krympespaltene kan deretter fylles ut med råtnende planter som vil lage en toving der vannet vil sirkulere på en ny måte, noen ganger uten å ha tid til å fukte overflateleiren igjen. Vegetasjon samhandler på en kompleks måte med leireunderlag. Tørking av våtmark kan føre til mineralisering og tap av organisk materiale som er lagret der, og til irreversibel nedbrytning av torvmarker (karbonvask).

Måleinstrumenter

Graden av krymping / hevelse av en leire kan bare måles med presisjon ved hjelp av et ødemeter, og ifølge G. Philipponnat i 1985 er den viktigste parameteren i karakteriseringen av jordens ekspansivitet "skråningen til ødometeravlastningskurven (Cg) ” . Flere komponenter i svinnesvulmingsrisikoen kan vurderes i et geoteknisk laboratorium .

Det "nøytrale punktet" eller den nøytrale dybden er et teoretisk punkt kalt "HN" som betegner punktet som ligger i aksen til et fundament, utover hvilket jorden ikke lenger gjennomgår krymping eller hevelse.
Dette er et "relativt" punkt; således i nærvær av en dråpe i vanntabellen som har tørket opp et sted, kan dette punktet være basen til det svulmende leirelaget, men i nærvær av sesongmessige fenomener i vannet, vil det være i en temperert sone av omtrent 1,5 m dybde (i horisontal bakke og jomfruelig arbeid) som er i stand til å nå flere meter nær trær med dype røtter i henhold til Biddle (i 1983) eller når bakken er skrånende (med da en ekstra risiko for solifluksion ).

Frankrike

Tusenvis av krav ble erklært i Frankrike i løpet av tørken i 1976, 1989, 1990, 2003, 2005 og som føltes sterkt av forsikringsselskapene.

Tre DTU-er gjelder denne faren

Risikostyring og tilhørende risiko

Takket være den kombinerte utviklingen av geofag og klimatologi , er denne risikoen teoretisk mer og mer forutsigbar og kan derfor kartlegges generelt eller spesialiserte risikoforebyggingsplaner (PPR-svulming).
Tiltak kan derfor teoretisk foreskrives for å unngå å bygge i de områdene som er mest utsatt, eller for å tilpasse byplanlegging og konstruksjonsteknikker der, og særlig for grunnlaget for individuelle konstruksjoner. I Frankrike, derfor må det integreres i PPR-ruter , med hjelp av geologisk kart over Frankrike produsert av BRGM, spesielt for å produsere risiko kartene på et avdelings skala.

Bortsett fra i bratt skrånende områder eller i visse spesielle tilfeller, kan et område, til og med utsatt for en sterk fare for RGA, forbli konstruerbart, hvis regulatoriske tiltak respekteres (ofte enkle og relativt rimelige å gjennomføre, "noe som gjør akseptabelt til en relativ upresisjon i reguleringsområdet. grenser på tomteskalaen ” ).

Mens prognosemakerne forventer lengre, hyppigere og mer intense hetebølger, ispedd noen ganger mer regnfulle perioder; sammenheng som vil innvarsle en økning i hyppigheten og alvorlighetsgraden av RGA, oppstår spørsmålet om forebygging:

Følsomhetskart

Dette er forutsetningen for risiko- eller farekartet (som etter kryssing med relieffet og kartet over konstruksjoner, nettverk og infrastruktur kan føre til kartlegging av tre soner; høy, middels og lav fare).
Den er bygget fra geofysiske data (av BRGM i Frankrike, basert på avdelingskart geologiske kart) ved å beholde visse risikofaktorer, for hver outcropping til sub-outcropping geologisk formasjon:

Disse delvis automatiserte kartene gir bare indikasjoner på sannsynlighet. På tomtenivå er det bare ytterligere geotekniske studier som kan bekrefte faren eller ikke.

Behandling av hevende gulv

Den perifere drenering av konstruksjoner og kalk behandling av fine plastiske massene (leirholdig spesielt) er vanlige tiltak i jordvoller . Denne behandlingen har blitt tilrettelagt ved utvikling av spesialiserte anleggsmaskiner, og det har blitt veldig vanlig i offentlige arbeider .

Kalkbehandling reduserer hevelsen i veldig leireholdig jord, men bare på kort sikt. Flere forfattere hadde allerede lagt merke til at jordene som ble behandlet, gjenvunnet en viss krymping / hevelse etter flere påfølgende sykluser av rehydrering / dehydrering. Det ble også bemerket at behandlingen i et laboratorieprøverør ikke kunne gjenspeile de virkelige forholdene man søker å bedre forstå og modellere.
De suksessive effektene av fukting / tørking på oppførselen til en leire behandlet med kalk ble nylig (2017) eksperimentelt studert i en eksperimentell utfylling laget av leire behandlet med kalk, parallelt med laboratorieforsøk utført på prøver. Leire, også behandlet i laboratoriet. Dette arbeidet bekreftet at kalkbehandling i stor grad reduserer risikoen for leiehevelse på kort sikt, men at potensialet for hevelse / krymping i naturen dukker opp ganske raskt (5-8% krymping / hevelse i leiren). Eksperimentell gjenfylling) mens den forblir nesten null med laboratorietestene. Resultatene bekrefter at effektiviteten av kalkbehandlingen på hevelse av plastleire har en tendens til å avta over tid.

Fremtidig

Enkelte regioner (f.eks. Maritimt flandern i det sørvestlige Belgia og i det nordlige departementet i Frankrike) er begge utsatt for en risiko for marine nedsenking og veldig sterkt for RGA; disse to risikoene kan muligens en dag kombineres i tid og tid og generere synergistiske effekter av forverring (f.eks. jordtørke med dype nettverk av sprekker i leiren etterfulgt av en nedsenkningsfase ved sjøen) med andre uventede formeringsrisiko ( "konsekvenser av virkningene av klimaendringer på økonomisk aktivitet ” ). Lokalt kan visse vannforvaltnings- og flomkontrollstrukturer strukturelt lide av RGA.

På samme tid, samtidig som veibanen og veisubstratet kan lide av forstyrrelser på grunn av RGA, vil slitasje og asfalt også gjennomgå ny klimatretthet under påvirkning av gjentatte spenninger med betydelige termiske amplituder, med blandinger som er noen ganger ikke designet for å tåle sommertemperaturene som forventes i 2030-2100.

Når det gjelder det bygde miljøet, ga den interdepartementale gruppen "Effekter av klimaendringer, tilpasning og tilhørende kostnader i Frankrike" i 2009 følgende anbefaling:

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker

bibliografi

Merknader og referanser

  1. Philipponnat G (1991) Krympesvelling av leire, foreslått metodikk . Revue Française de géotechnique, (57), 5-22 | PDF, 18 s
  2. Zemenu G, Martine A & Roger C (2009) Analyse av oppførselen av leire jord under syklisk belastning vann. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 68 (3), 421-436 | oppsummering .
  3. Mouroux P., Margron P. og Pinte JC (1988) - Økonomisk konstruksjon på svulmende jord. BRGM-utgaver, manualer og metoder nr. 14
  4. Georisques [ http://www.georisques.gouv.fr/dossiers/alea-retrait-gonflement-des-argiles#/ Le franceretrait-hevelse av leire ]
  5. Richard, E. (2014). Territoriell offentlig handling som står overfor utfordringen med tilpasning: determinanter og effekter av å ta hensyn til klimaendringer på regionalt nivå . VertigO-det elektroniske tidsskriftet i miljøvitenskap, (Spesialutgave 20).
  6. Tran TD (2014). Rollen til mikrostrukturen av leirejord i svulmende prosesser: fra skalaen til teststykket til skalaen til miljøkammeret (doktoravhandling, Paris, ENMP).
  7. Souli, H., Fleureau, JM, & Soemitro, R. (2007). Bidrag fra fysisk-kjemi til studiet av svinn i svulm av komprimert plastleire . Revue Française de Géotechnique, (120-121), 131-142
  8. Audiguier M, Geremew Z Cojean R (2008) Forholdet mellom de to mikrostrukturer av leirjord i Paris-regionen, og deres følsomhet for krymping-svellende . I SEC september 2008 (bind 1, s. 235-244).
  9. Nowamooz H (2007). Fjerning / hevelse av komprimert og naturlig leirejord (doktoravhandling, Institut National Polytechnique de Lorraine-INPL)
  10. Menneskelige og forsikringsmessige konsekvenser av noen nylige hendelser (kilde FFSA 2009, FFSA - G ema 2011, FFSA - G ema 2013)
  11. ONERC (2009) Klimaendringer Kostnader for påvirkninger og tilpasningsalternativer , fransk dokumentasjon, ( ISBN  978-2-11-0078 ) Se spesielt s. 40
  12. DEFRA (2006) Kvantifiser kostnadene for den varme sommeren 2003, i klimapåvirkninger og tilpasning: tverrregionalt forskningsprogram / prosjekt E. , dir. Metroeconomica Ltd., 95 s
  13. dekret av 5. september 2000
  14. Tilgang til det interaktive kartet over ORN (Observatory of natural risks); Layer Manager gjør det mulig å vise områder som er sårbare for RGA (sterke eller svake) og andre indikatorer relatert til RGA.
  15. Nasjonalt observatorium for effekten av global oppvarming, interministeriell arbeidsgruppe (2009), "  evaluering av virkningene av klimaendringer, kostnadene for skader og tilpasningstiltak i Frankrike  ", URL: http: // www. Developpement-durable.gouv .fr / rapport-du-groupe-de-travail.html
  16. Interministeriell gruppe “Effekter av klimaendringer, tilpasning og tilhørende kostnader i Frankrike”, (2009) Vurdering av kostnadene for virkningene av klimaendringer og tilpasning i Frankrike  ; Rapport fra andre fase, september 2009) se s 24
  17. Lov av 13. juli 1982
  18. Geo-risk Natur av fenomenet , konsultert 11. februar 2018.
  19. Driscoll R (1983) Påvirkning av vegetasjon på hevelse og krymping av leirejord i Storbritannia | Geoteknikk | flygning. 33, nr. 2
  20. Didier G. & al. (1987), kilometertellerstudie av hevelse i jorda . IX europeisk konferanse for jordmekanikk og grunnteknikk
  21. Audiguier, M., Geremew, Z., Laribi, S., & Cojean, R. (2007). Laboratoriekarakterisering av krympesvellende følsomhet av leirejord . Revue française de Géotechnique, (120-121), 67-82
  22. Biddlet PG (1983) Mønstre av jordtørking og fuktunderskudd i nærheten av trær på leirejord. Geotechnics, vol. 33, nr. 2
  23. Vincent, M., Platel, JP, & Bouchut, J. (2002). Etablering av planer for forebygging av naturlige risikoer for differensielle jordbevegelser knyttet til fenomenet svulming av leire i Gers-avdelingen.
  24. FFSA-Gema 2013 FFSA-Gema 2013 Krymping - hevelse i leire (RGA)
  25. Vincent M, Plat E & Le Roy S (2007). Kartlegging av risikoen for hevelse og risikoforebygging . Revue Française de Géotechnique, (120-121), 189-200.
  26. Salagnac JL (2015). Tilpasning av det bygde miljøet til nåværende og fremtidige klimatiske forhold: tilfellet med hetebølger (doktoravhandling, CSTB-Scientific and Technical Center for Building).
  27. Kazmierczak, JB, Laouafa, F., & Maison, T. (2008). Tilpasningsstudie av fundamentene til individuelle hus i områder utsatt for svulst . I International Symposium "Tørke og konstruksjoner . Internasjonalt symposium tørke og konstruksjoner" (SEC2008) (s. 337-342). Departementet for økologi, energi, bærekraftig utvikling og regional planlegging. Paris; Central Laboratory of Ponts et Chaussées i Paris, september 2008
  28. Frankrike. Departementet for regional planlegging og miljø. (1997). Forutsigbare planer for naturlig risikoforebygging (PPR): Generell guide. Fransk dokumentasjon.
  29. Eks: Prian JP, Donsimoni M & Vincent M med samarbeid mellom Denis L., Gallas JC., Marty F., Motteau M. (2000) Kartlegging av krympesvulmende fare for leire i Essonne-avdelingen . BRGM-rapport.
  30. Vincent, M., Hédou, F., Chirouze, M., Plat, E., & Leroy, S. (2008). Kartlegging av avdelingsskala av krympesvelling av leirejord til forebyggende formål. I internasjonalt tørke- og byggesymposium, SEC (s. 1-3).
  31. BRGM (2009) ARGIC Project ( Analyse av Svinn - Hevelse og konsekvensene for Konstruksjoner ) Sluttrapport, prosjekt ANR-05-PRGCU- 05, mai 2009
  32. Heck V (2010) Studie relatert til tilpasning til konstruksjonsjord: virkningene av tørke på eneboliger . CSTB-studie utført på vegne av DGALN / QC, oktober 2010
  33. Nasjonal plan for tilpasning til klimaendringer (Pnacc), 2011; se § 4.1.3.1).
  34. Cuisinier 0 & Deneele D (2017) Effekter av syklisk vannspenning på hevelse i kalkbehandlet leirejord Effekt av syklisk fukting og tørking på hevelsesegenskapene til en kalkbehandlet ekspansiv leire | Rev. Fr. Géotech. Nr. 130, s. 51–60 (2010) |
  35. Tran TD (2014). Rollen til mikrostrukturen av leirejord i svulmende prosesser: fra skalaen til teststykket til skalaen til miljøkammeret (doktoravhandling, Paris, ENMP)
  36. http://www.cipra.org/fr/publications/4029/736_fr/inline-download