Nos maisons face aux changements climatiques

Pour mieux comprendre le phénomène qui se produit lorsque des tassements de terrain surviennent dans des sols argileux à la suite d’épisodes de sécheresse, nous nous sommes entretenus avec Yannic Ethier, professeur titulaire en mécanique des sols au Département de génie de la construction de l’École de technologie supérieure (ÉTS).

Selon ce professeur, qui supervise notamment des travaux sur les argiles de l’Est du Canada, ce phénomène est loin d’être anodin. Bien documenté sur le plan scientifique, il pourrait, si les températures continuent d’augmenter, se multiplier au cours des prochaines années.

En effet, de nombreuses régions du Québec reposent sur des sols argileux et sont donc vulnérables aux mouvements du sol causés par les variations de température et d’humidité. Or, les habitations existantes n’ont généralement pas été conçues pour faire face à ce type de phénomène.

Peut-on expliquer simplement ce qui se passe dans un sol argileux lorsqu’il subit de longues périodes de sécheresse?

Boucherville, comme beaucoup de localités au Québec, est située dans ce qu’on appelle l’ancienne mer de Champlain et repose ainsi sur un sol argileux composé de ce qu’on nomme les argiles Champlain. Ce sont des argiles qui ont été déposées dans une mer d’eau salée beaucoup plus grande que l’est le fleuve Saint-Laurent aujourd’hui.

Il faut savoir que les argiles sont constituées de très petites particules, de deux micromètres et moins, et qu’elles contiennent beaucoup d’eau. Pour les argiles Champlain, elle peuvent contenir souvent jusqu’à 70 à 80 % d’eau en masse par rapport à leur matière solide.

Lorsqu’il y a des périodes sèches, l’argile peut donc s’assécher, autrement dit, voir sa teneur en eau diminuer.

Quels sont les risques et les conséquences d’un assèchement des sols argileux?

Quand cela arrive, toutes sortes de phénomènes peuvent se produire.

Il peut notamment y avoir une réduction du volume de l’argile par consolidation, c’est-à-dire perte d’eau entre les particules, entraînant leur rapprochement, et donc des tassements. L’assèchement peut aussi produire des fissures. Avec le poids des sols ou d’une maison au-dessus de l’argile, ces petites fissures peuvent se refermer, ce qui crée des tassements.

Un autre phénomène est ce qu’on appelle l’augmentation des contraintes effectives. C’est comme lorsqu’on se baigne dans une piscine, notre poids est en partie soulagé par l’eau qui entoure notre corps. C’est le principe d’Archimède. Le même phénomène se produit dans le sol. Le niveau d’eau y est donc très important car il limite le poids. Lorsque le niveau de l’eau souterraine baisse, cela augmente la contrainte effective et les sols sont alors soumis à davantage de pression. Autrement dit, si le niveau de l’eau souterraine s’abaisse sous une maison, la pression effective augmente dans le sol qui la supporte. C’est comme si la maison devenait plus lourde. Si la capacité du sol à supporter cette maison sans tassement était déjà près de la limite, cette limite peut être dépassée par une baisse du niveau de l’eau souterraine.

La plantation d’arbres est également à surveiller, car elle peut accentuer ce phénomène. Par leurs racines, les arbres peuvent contribuer à assécher l’argile. Plus il manque d’eau, plus les racines vont chercher de l’eau en profondeur, parfois sous le niveau des fondations.

Est-ce que les changements climatiques augmentent les risques de mouvements de terrain?

Si les étés deviennent plus chauds, et pour de plus longues périodes, c’est certain que le phénomène va augmenter. C’est quelque chose à laquelle il faut s’attendre.

Est-ce que l’argile sèche peut être réhydratée?

Lorsqu’elle se réhydrate, l’argile ne va pas nécessairement regonfler. Quand le tassement est fait, il est fait. C’est une accumulation de tassements qui va se produire au fil des années. Le phénomène est cumulatif à mesure que le niveau d’eau va descendre.

Est-ce que les fondations de nos bâtiments ont été prévues pour contrer ce phénomène?

La réponse est non. Nos fondations de résidences privées sont souvent établies à environ 1,5 à 2 mètres de profondeur, d’une part pour les protéger du gel et, d’autre part, parce qu’on aime avoir des sous-sols. C’est donc un niveau qui convient généralement.

Or, le niveau de la nappe phréatique se trouve typiquement à des profondeurs similaires. S’il baisse, il peut donc descendre sous le niveau des fondations. Si on est dans l’argile, plus il descend, plus on crée les conditions favorables à l’apparition de phénomènes de tassement.

Peut-on dire que certaines municipalités sont plus vulnérables que d’autres?

Si on regarde une carte de l’étendue de ce qu’était la mer de Champlain, qui s’est retirée il y a environ 10 000 ans, on constate qu’elle couvrait une région beaucoup plus vaste que l’actuel fleuve Saint-Laurent.

Une grande partie du Québec développé se trouve donc sur ce qui était autrefois la mer de Champlain. Il n’est ainsi pas rare de voir des résidences construites sur de l’argile Champlain.

Boucherville se trouve ainsi dans une zone où on peut s’attendre à rencontrer des sols argileux. Ce sont des endroits plus susceptibles de connaître des problèmes, contrairement aux secteurs où les sols sont davantage sableux.

Quels sont les premiers signes qui devraient inquiéter un propriétaire?

Ce n’est pas un phénomène soudain, mais plutôt quelque chose qui se développe sur  plusieurs mois ou plus souvent des années.

Parmi les signes, on retrouve notamment des fissures dans les revêtements de maçonnerie, l’apparition de petites fissures sur les murs ou dans la peinture, ainsi que des portes et des fenêtres qui ferment moins bien. Dans les cas plus extrêmes, les vitres peuvent même se fissurer.

Est-ce que tous les mouvements de fondation nécessitent des travaux majeurs?

Il n’y a pas vraiment de solution miracle. On peut notamment avoir recours aux pieux, ce qui est un peu la solution ultime. Cela consiste à transférer la charge de la résidence vers une couche de sol plus compétente et plus profonde, ce que l’on appelle une reprise en sous-œuvre.

Sinon, on peut réaliser une étude géotechnique afin de déterminer les causes du mouvement, d’anticiper les prochains tassements et de déterminer s’ils risquent de devenir problématiques. Il se peut parfois qu’on soit à la fin du processus de tassement.

Le problème, c’est que l’étude coûte de l’argent et qu’une des conclusions possibles est qu’il faudra installer des fondations plus profondes. Pour quelqu’un qui souhaite connaître la cause du problème, il demeure toutefois pertinent de faire réaliser une étude. Dans certains cas, cela peut permettre d’éviter des travaux beaucoup plus coûteux.

Comment peut-on se prémunir contre ces problèmes?

Pour se prémunir du mieux possible, il faut éviter de planter des arbres à croissance rapide près des fondations dans les secteurs où le sol est argileux.

Les érables argentés sont souvent pointés du doigt. Ce sont de beaux arbres qui poussent rapidement. De manière générale, les arbres qui poussent vite sont aussi ceux qui consomment beaucoup d’eau.

Des aménagements urbains peuvent influencer le niveau de l’eau souterraine. Le recouvrement de nos surfaces extérieures par des enrobés bitumineux (voies de circulation, stationnement, etc) augmente le ruissellement vers des égouts et réduit l’infiltration d’eau dans le sol, ce qui contribue à une diminution du niveau de l’eau souterraine. En réponse, des villes aménagent des zones favorisant l’infiltration d’eau dans le sol, comme les infrastructures vertes drainantes (IVD). Ces aménagements peuvent aider à minimiser la baisse du niveau d’eau souterraine. L’influence de ces aménagements fait d’ailleurs l’objet d’études à l’ÉTS.