Skurcz-pęcznienie glinek

Pojęcie pęcznienia gliny (RGA) oznacza naprzemienne ruchy (i często powtarzające się w czasie) kurczenia się i pęcznienia gleby, odpowiednio związane z fazami suszy i nawadniania tzw. „ pęcznienia  ” lub „  ekspansywnych  ” gleb  .

Niektóre glinki mogą stracić 10% swojej objętości podczas suszenia i zyskać tyle samo podczas ponownego nawodnienia. Powolne ruchy różnicowe gruntu wywołane tym skurczem-pęcznieniem mogą zniszczyć struktury lub infrastrukturę, które są zbyt nieelastyczne, aby oprzeć się im w gruncie. Zjawisko to wpływa sezonowo oraz mniej lub bardziej cyklicznie (lub wyjątkowo, w zależności od kontekstu) lekkie konstrukcje i ich fundamenty. Może również degradować niektóre konstrukcje i wszystkie sieci podziemne (w tym sieci drenażowe lub wodociągowe, które czasami są wykonane z azbestocementu ).
Niespektakularny, ponieważ w gruncie rzeczy powolny i pod ziemią, na powierzchni skutkuje tylko kilkoma pęknięciami , zaburzeniami lub ruchami gruntu. Ale co może mieć poważne konsekwencje (osłabienie lub zniszczenie fundamentów, domów lub dróg, kabli, rur i innych podziemnych sieci lub rur ...). Z technicznego punktu widzenia, bez znacznych dodatkowych kosztów, wiemy, jak budować na glebach gliniastych, ale niewiele starych budynków wystarczająco przewidziało zakres ryzyka AGR.

Odszkodowanie za szkody spowodowane przez RGA jest źródłem często wysokich kosztów dla właścicieli, władz publicznych i ubezpieczycieli; jest to we Francji „druga kategoria odszkodowań za klęski żywiołowe” .

Zagrożenie to musi być brane pod uwagę przez jednostki i władze publiczne w planach i programach adaptacji do zmian klimatu .

Historia koncepcji

To zagrożenie było kiedyś miał szczególnie dotknąć krajach o gorącym klimacie, suchych i / lub półpustynnych, ale od ostatniej ćwierci XX th  wieku dotyka obszarów gliny i regiony wszystkich krajach o klimacie umiarkowanym.

Istnieje zgoda co do tego, że ryzyko to powinno wzrosnąć i pogorszyć intensywność, ze względu na rosnącą liczbę konstrukcji (patrz: rosnąca periurbanizacja , sztuczizacja krajobrazu  itp. ), wzrost poboru wód powierzchniowych. drenaż powierzchniowy wód gruntowych , rolniczych i leśnych (które mogą nasilić susze i czas ich trwania), a przede wszystkim ze względu na zmiany klimatyczne .

Przedmiotem badań są również elementy mikrostrukturalne (SEM, porozymetria  itp. ) i fizykochemiczne zjawiska, niekiedy bardzo złożone.

Zjawisko

Dotyczy to gleb gliniastych lub gliniastych, określanych mianem „pęcznienia”, gdzie konstrukcje zostały wykonane bez fundamentów przystosowanych do tego zagrożenia. może wystąpić obrzęk, skurcz:

Może się różnić w zależności od jakości gliny, jej podłoża , mikrostruktury gleby oraz tego, czy została ona zagęszczona .

Analizy mineralogiczne iłów ujawniły dwa różne zjawiska pęcznienia:

  1. W glinach z bardzo słabymi wiązaniami międzywarstwowymi (np. smektyty zawierające montmorylonit sodowy i mniej montmorylonit wapniowy ), cząsteczki wody mogą łączyć się w jednocząsteczkowej warstwie między dwiema sąsiednimi warstwami, nawet wewnątrz cząstek gliny. Obrzęk, który następnie może być bardzo znaczna, mówi się, że intraparticular lub między ulotka lub interfoliar .
  2. W innych przypadkach pęcznienie pochodzi z wprowadzenia cząsteczek wody, nie między warstwy cząstek, ale między cząstki gliny; pęcznienie jest mniej ważne, ale dotyczy to wszystkich form gliny nienasyconej wodą.

Kurczenie (co wywołuje efekt ssania ) i pęcznienie (efekt zmiażdżenia, który może wystąpić po wypełnieniu szczelin skurczowych latającym piaskiem, powierzchniową glebą, pozostałościami obumarłych roślin przy okazji suszy  itp. ) są źródłami zaburzeń, czasami bardzo dyskretny lub nawet niewidoczny (w sieciach podziemnych), ale często ważny funkcjonalnie.

Wpływa budynków ale również korzenie z drzew i innych roślin, a także pionowe i poziome obieg wody i ewentualnie zanieczyszczeń, które mogłyby to wypłukiwaniu i rozprowadzanie. Zjawisko wycofania może być szybsze i maksymalne podczas fali upałów, zwłaszcza jeśli jest przedłużone w czasie. Według szacunków, szkody spowodowane samym usunięciem gliny podczas fali upałów we Francji w 2003 r. kosztowałyby 1,1 miliarda euro.

Pula

Te słupki są liczne, ponieważ te ruchy ziemi mogą powodować niebezpieczne zawalenia budynków lub infrastruktury, pęknięcia rur sieci wodociągowej lub z kanalizacją . Są źródłem wycieków i zanieczyszczeń sieci dystrybucyjnej. W 2009 roku ONRC oszacował, że „prawie 400 000 domów jednorodzinnych znajduje się w strefie wysokiego zagrożenia” .

Stawka jest w szczególności ekonomiczna ze względu na znaczne koszty napraw, prewencji i ubezpieczenia (we Francji średni koszt odszkodowania za utratę obrzęku odstawienia wynosi „rzędu 15 000 euro na dom” , według Komisji Generalnej ds. Zrównoważony Rozwój .

Stawki bywają też ekologiczne i agroekologiczne , ponieważ pojawienie się sieci szczelin skurczowych (np. po odwodnieniu mokradeł usadowionych na podłożu gliniastym) może zachowywać się jak nowa sieć odwadniająca spowalniająca ponowne nawilżenie gleby. . Szczeliny skurczowe można następnie wypełnić gnijącymi roślinami, które utworzą filcowanie, w którym woda będzie cyrkulować w nowy sposób, czasami bez czasu na ponowne zwilżenie gliny powierzchniowej. Roślinność w kompleksowy sposób oddziałuje z podłożami gliniastymi. Przesuszenie mokradeł może prowadzić do mineralizacji i utraty zmagazynowanej tam materii organicznej oraz do nieodwracalnej degradacji torfowisk (pochłaniaczy dwutlenku węgla).

Środki pomiaru

Stopień skurczu/pęcznienia gliny można precyzyjnie zmierzyć tylko za pomocą edometru i według G. Philipponnata w 1985 roku najważniejszym parametrem charakteryzującym ekspansywność gruntu jest „nachylenie krzywej odciążania edometru (Zg) ” . Kilka elementów ryzyka skurczu i pęcznienia można ocenić w laboratorium geotechnicznym .

„Punkt neutralny” lub obojętny głębokość punkt teoretyczny zwany „HN” wyznaczające punkt, znajdujący się w osi fundamencie, powyżej której gleby nie ulega już albo kurczenia się lub pęcznienia.
To jest punkt „względny”; zatem w obecności kropli wody, która wyschła w miejscu, punkt ten może być podstawą pęczniejącej warstwy gliny, ale w przypadku występowania sezonowych zjawisk zwierciadła wody będzie on znajdował się w strefie umiarkowanej ok. 1,5 m głębokości (w terenie poziomym i dziewiczym) z możliwością dosięgnięcia kilku metrów w pobliżu drzew z głębokimi korzeniami wg Biddle'a (w 1983 r.) lub gdy grunt jest pochyły (z dodatkowym ryzykiem solifluksji ).

Francja

Tysiące roszczeń zostało zgłoszonych we Francji podczas susz w latach 1976, 1989, 1990, 2003, 2005, które były dotkliwie odczuwane przez ubezpieczycieli.

Trzy DTU dotyczą tego zagrożenia

Zarządzanie ryzykiem i powiązane ryzyka

Dzięki połączonemu postępowi nauk o Ziemi i klimatologii ryzyko to jest teoretycznie coraz bardziej przewidywalne, a zatem możliwe do odwzorowania w ogólnych lub specjalistycznych planach zapobiegania ryzyku (obkurczanie-obrzęk PPR).
Dlatego teoretycznie można zalecić środki mające na celu uniknięcie zabudowy na obszarach najbardziej zagrożonych lub dostosowanie tam technik urbanistycznych i budowlanych, w szczególności dla fundamentów poszczególnych konstrukcji. Dlatego we Francji należy go włączyć do PPR za pomocą mapy geologicznej Francji opracowanej przez BRGM, w szczególności w celu sporządzenia map ryzyka w skali departamentów.

Z wyjątkiem obszarów o stromym nachyleniu lub w niektórych szczególnych przypadkach, obszar, nawet narażony na silne zagrożenie RGA, może pozostać możliwy do zbudowania, jeśli przestrzegane są środki regulacyjne (często proste i stosunkowo niedrogie do wdrożenia, „co pozwala na względną nieprecyzyjność w podziale na strefy granice w skali działki ” .

Podczas gdy prognostycy spodziewają się dłuższych, częstszych i bardziej intensywnych fal upałów, przeplatanych czasami bardziej deszczowymi okresami; W kontekście, który zwiastowałby wzrost częstotliwości i nasilenia RGA, pojawia się pytanie o zapobieganie:

Mapa podatności

Jest to warunek wstępny dla mapy ryzyka lub niebezpieczeństwa (która po skrzyżowaniu z rzeźbą terenu i mapą budowli, sieci i infrastruktury może prowadzić do odwzorowania trzech stref: wysokiego, średniego i niskiego zagrożenia).
Jest on zbudowany na podstawie danych geofizycznych (przez BRGM we Francji, na podstawie wydziałowych map geologicznych) z zachowaniem pewnych czynników ryzyka, dla każdej odkrywki do pododkrywkowej formacji geologicznej:

Te częściowo zautomatyzowane mapy dają jedynie wskazówki dotyczące prawdopodobieństwa. Na poziomie działki tylko dodatkowe badania geotechniczne mogą potwierdzić lub nie zagrożenie.

Leczenie pęczniejących podłóg

Obwodowych odwodnienie konstrukcji i leczenie drobnych wapno glebach plastycznych (gliniastych w szczególności) są wspólne działania w robotach ziemnych . Zabieg ten został ułatwiony dzięki rozwojowi specjalistycznych maszyn budowlanych i stał się bardzo powszechny w robotach publicznych .

Wapno zmniejsza pęcznienie gleb bardzo gliniastych, ale tylko w krótkim okresie. Kilku autorów zauważyło już, że tak potraktowane gleby odzyskały pewien skurcz/pęcznienie po kilku kolejnych cyklach rehydratacji/odwodnienia. Zwrócono również uwagę, że obróbka w laboratoryjnej probówce nie mogła odzwierciedlać rzeczywistych warunków, które stara się lepiej zrozumieć i modelować.
Kolejne efekty nawilżania/suszenia na zachowanie gliny poddanej obróbce wapnem były ostatnio (2017) badane doświadczalnie w zasypie doświadczalnym wykonanym z gliny poddanej obróbce wapnem, równolegle z eksperymentami laboratoryjnymi przeprowadzanymi na próbkach. w laboratorium. Praca ta potwierdziła, że ​​obróbka wapnem znacznie zmniejsza ryzyko pęcznienia gliny w krótkim okresie, ale w naturze potencjał pęcznienia/skurczu pojawia się dość szybko (skurcz 5-8%/pęcznienie w glinie). prawie zero z próbkami laboratoryjnymi. Wyniki potwierdzają, że skuteczność wapna na pęcznienie gliny plastycznej ma tendencję do zmniejszania się z czasem.

Spodziewany

Niektóre regiony (np. Flandria morska w południowo-zachodniej Belgii i departament północny we Francji) są zarówno narażone na ryzyko zanurzenia w morzu, jak i bardzo silnie na RGA; te dwa zagrożenia mogą prawdopodobnie pewnego dnia połączyć się w przestrzeni i czasie i wygenerować synergiczne skutki pogorszenia (np. susza gleby z głębokimi sieciami pęknięć w glinie, po której następuje faza zanurzenia w wodzie morskiej) z innymi nieoczekiwanymi zagrożeniami propagacji ( „konsekwencje wpływu zmian klimatycznych na działalność gospodarczą” . Lokalnie niektóre struktury gospodarki wodnej i ochrony przeciwpowodziowej mogą same ucierpieć strukturalnie na skutek RGA.

Podobnie, w tym samym czasie, gdy podłoże i podłoże drogi mogą ucierpieć z powodu RGA, warstwa ścieralna i jej asfalt ulegną również nowemu zmęczeniu klimatycznemu pod wpływem powtarzających się naprężeń o znacznych amplitudach termicznych, z mieszankami, które czasami nie są zaprojektowane tak, aby wytrzymać letnie temperatury spodziewane w latach 2030-2100.

W odniesieniu do środowiska zbudowanego w 2009 r. międzyresortowa grupa „Wpływ zmian klimatu, adaptacji i powiązanych kosztów we Francji” wydała następującą rekomendację:

Zobacz również

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne

bibliografia

Uwagi i referencje

  1. Philipponnat G (1991) Skurcz-pęcznienie glin, proponowana metodologia . Revue Française de géotechnique, (57), 5-22 | PDF, 18p
  2. Zemenu G, Martine A & Roger C (2009) Analiza zachowania gleby gliniastej pod wpływem cyklicznego stresu wodnego. Biuletyn Geologii Inżynierskiej i Środowiska, 68 (3), 421-436 | podsumowanie .
  3. Mouroux P., Margron P. i Pinte JC (1988) - Konstrukcja ekonomiczna na gruntach pęczniejących. Edycje BRGM, Podręczniki i Metody nr 14
  4. Georisques [ http://www.georisques.gouv.fr/dossiers/alea-retrait-gonflement-des-argiles#/ Le franceretrait-pęcznienie gliny ]
  5. Ryszard E. (2014). Terytorialne działania publiczne wobec wyzwania adaptacji: uwarunkowania i skutki uwzględniania zmian klimatu na poziomie regionalnym . VertigO – czasopismo elektroniczne z zakresu nauk o środowisku, (Wydanie specjalne 20).
  6. Tran TD (2014). Rola mikrostruktury gleb ilastych w procesach skurczu-pęcznienia: od skali próbki do skali komory środowiskowej (rozprawa doktorska, Paryż, ENMP).
  7. Souli, H., Fleureau, JM i Soemitro, R. (2007). Wkład fizykochemii w badania skurczu-pęcznienia zagęszczonej gliny plastycznej . Revue Française de Géotechnique, (120-121), 131-142
  8. Audiguier M, Geremew Z & Cojean R (2008) Relacje między mikrostrukturą dwóch gleb gliniastych w rejonie Paryża a ich wrażliwością na skurcz-pęcznienie . W SEC wrzesień 2008 (t. 1, s. 235-244).
  9. Nowamooz H (2007). Usuwanie/pęcznienie zbitych i naturalnych gleb gliniastych (rozprawa doktorska, Institut National Polytechnique de Lorraine-INPL)
  10. Konsekwencje ludzkie i ubezpieczeniowe niektórych niedawnych wydarzeń (źródło FFSA 2009, FFSA - G ema 2011, FFSA - G ema 2013)
  11. ONERC (2009) Zmiana klimatu Koszty oddziaływań i opcje adaptacyjne , dokumentacja francuska, ( ISBN  978-2-11-0078 ) Patrz w szczególności s. 40
  12. DEFRA (2006) Określ ilościowo koszty upalnego lata 2003 r., w: Wpływ zmian klimatu i adaptacja: międzyregionalny program badawczy / projekt E. , reż. Metroeconomica Ltd., 95 p 95
  13. dekrety z 5 września 2000 r.
  14. Dostęp do mapy interaktywnej w ORN (Obserwatorium naturalnych zagrożeń); Menedżer warstw umożliwia wyświetlanie obszarów podatnych na RGA (silne lub słabe) oraz innych wskaźników związanych z RGA.
  15. Krajowe obserwatorium skutków globalnego ocieplenia, międzyresortowa grupa robocza (2009), „  Ocena wpływu zmian klimatycznych, kosztów szkód i środków adaptacyjnych we Francji  ”, URL: http: // www.development-durable.gouv .fr/rapport-du-groupe-de-travail.html
  16. Międzyresortowa grupa „Wpływ zmian klimatu, adaptacja i związane z nimi koszty we Francji”, (2009) Ocena kosztów wpływu zmian klimatu i adaptacji we Francji  ; Sprawozdanie z drugiej fazy, wrzesień 2009) patrz s. 24
  17. Ustawa z 13 lipca 1982 r.
  18. Geo-ryzyko Charakter zjawiska , konsultacja 11 lutego 2018 r.
  19. Driscoll R (1983) Wpływ roślinności na pęcznienie i kurczenie się gleb ilastych w Wielkiej Brytanii | Geotechnika | lot. 33, nr 2
  20. Didier G. i in. (1987), Przebiegowe badanie obrzęku gleby . IX Europejska Konferencja Mechaniki Gruntów i Inżynierii Fundamentowej
  21. Audiguier, M., Geremew, Z., Laribi, S. i Cojean, R. (2007). Laboratoryjna charakterystyka wrażliwości gleb gliniastych na skurcz i pęcznienie . Revue française de Géotechnique, (120-121), 67-82
  22. Biddlet PG (1983) Wzorce wysychania gleby i deficytu wilgoci w sąsiedztwie drzew na glebach gliniastych. Geotechnika, tom. 33, nr 2
  23. Vincent, M., Platel, JP i Bouchut, J. (2002). Ustanowienie Planów Zapobiegania Zagrożeniom Naturalnym dotyczących zróżnicowanych ruchów gleby związanych ze zjawiskiem pęcznienia gliny w departamencie Gers.
  24. FFSA-Gema 2013 FFSA-Gema 2013 Skurcz – pęcznienie iłów (RGA)
  25. Vincent M, Plat E i Le Roy S (2007). Mapowanie zagrożeń skurczowych i plany zapobiegania ryzyku . Revue Française de Géotechnique, (120-121), 189-200.
  26. Salagnac JL (2015). Adaptacja środowiska zbudowanego do obecnych i przyszłych warunków klimatycznych: przypadek fal upałów (rozprawa doktorska, CSTB-Centrum Naukowo-Techniczne Budownictwa).
  27. Kazmierczak, JB, Laouafa, F. i Maison, T. (2008). Studium adaptacji fundamentów poszczególnych domów na terenach narażonych na pęcznienie skurczowe . W Międzynarodowym Sympozjum „Susza i Budownictwo . Międzynarodowe Sympozjum Susza i Budownictwo” (SEC2008) (s. 337-342). Ministerstwo Ekologii, Energii, Zrównoważonego Rozwoju i Planowania Regionalnego. Paryż; Centralne Laboratorium Ponts et Chaussées w Paryżu, wrzesień 2008
  28. Francja. Ministerstwo Planowania Regionalnego i Środowiska. (1997). Przewidywalne plany zapobiegania ryzyku naturalnemu (PPR): Ogólny przewodnik. Dokumentacja francuska.
  29. Np.: Prian JP, Donsimoni M i Vincent M we współpracy Denisa L., Gallasa JC., Marty F., Moteau M. (2000) Mapowanie zagrożenia skurczem i pęcznieniem glin w departamencie Essonne . Raport BRGM.
  30. Vincent, M., Hédou, F., Chirouze, M., Plat, E. i Leroy, S. (2008). Mapowanie w skali departamentalnej zagrożenia skurczem-pęcznieniem gleb gliniastych w celach profilaktycznych. W Międzynarodowym Sympozjum Suszy i Budownictwa, SEC (s. 1-3).
  31. BRGM (2009) Projekt ARGIC ( Analiza skurczu - pęcznienie i jego wpływ na konstrukcje ) Raport końcowy, Projekt ANR-05-PRGCU-05, maj 2009
  32. Heck V (2010) Studium dotyczące adaptacji do gruntu budowli: wpływ suszy na budynki jednorodzinne . Badanie CSTB przeprowadzone na zlecenie DGALN/QC, październik 2010
  33. Krajowy plan adaptacji do zmian klimatu (Pnacc), 2011; patrz § 4.1.3.1).
  34. Cuisinier 0 & Deneele D (2017) Wpływ cyklicznego naprężenia wodnego na pęcznienie gleby gliniastej wapnem Wpływ cyklicznego zwilżania i suszenia na właściwości pęcznienia gliny ekspansywnej poddanej obróbce wapnem | Ks.Géotech. nr 130, s. 51-60 (2010) |
  35. Tran TD (2014). Rola mikrostruktury gleb ilastych w procesach skurczu-pęcznienia: od skali próbki do skali komory środowiskowej (rozprawa doktorska, Paryż, ENMP)
  36. http://www.cipra.org/fr/publications/4029/736_fr/inline-download