Vulnérabilité d’une maison au phénomène retrait-gonflement d’argiles : les arbres et leur impact sur les fondations résidentielles

Chaque année, le phénomène de retrait-gonflement des argiles (RGA) provoque des dégâts importants sur de nombreuses habitations, entraînant des fissures, des pertes de stabilité, voire l'effondrement des structures. Selon le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), environ 48 % du territoire français est situé dans des zones moyennement à fortement exposées à ce phénomène, ce qui correspond également à plus de 10M d'habitations individuelles en France.

Outre les conditions climatiques, entre autres variables, la présence de végétation telle que des arbres et de grands arbustes à proximité des habitations peut aggraver ces effets, car ils influencent l'humidité du sol, affectant sa stabilité et donc celle des fondations résidentielles.

Cet article propose une étude de cas sur une commune française, Brissac Loire Aubance, touchée par le phénomène RGA et déclarée catastrophe naturelle à plusieurs reprises. Grâce aux données développées par namR, nous y étudions l'influence de la présence d'arbres à proximité des habitations sur leur risque au RGA. Nous explorerons comment la proximité des arbres peut aggraver la vulnérabilité de l'environnement du bâtiment en modifiant l'humidité du sol ainsi que les solutions possibles pour limiter ces risques.

Qu'est que le phénomène de Retrait-Gonflement des Argiles (RGA)?

Le RGA est un phénomène par lequel les sols argileux peu profonds sous la maison changent de volume en fonction de leur humidité. Pendant les périodes de précipitations, le sol absorbe de l'eau, augmente de volume et se gonfle. En revanche, pendant les périodes de sécheresse, ces sols perdent de l'eau, diminuent de volume et se rétractent. Bien que ces variations soient lentes et cycliques, au fil de temps, elles peuvent provoquer des déformations importantes du sol sous la maison.

Les déformations du sol peuvent provoquer des tensions sur la structure d'une maison individuelle, ce qui, avec le temps, peut entraîner des fissures dans les matériaux. Les dommages les plus courants sont des fissures dans les murs, des portes et des fenêtres qui ne ferment pas correctement et des problèmes structurels graves qui nécessitent des réparations coûteuses mais indemnisables au titre des catastrophes naturelles.

Ma maison est fissurée : comment réagir et quelles solutions ?

Pour prévenir l'apparition des dégâts à cause du phénomène de retrait-gonflement des argiles, il faut identifier les caractéristiques de l'environnement et de la structure de la maison qui aggravent ces effets. Par exemple, la pente du terrain, la présence des arbres ou la forme de la maison, entre autres. Grâce aux données géospatiales récoltées par namR, il est possible d'obtenir ces informations sur chaque maison du territoire français et d'établir, suivant des calculs d'intelligence artificielle, un diagnostic de vulnérabilité avec des solutions précises.

La vulnérabilité d'un logement face au phénomène RGA

Le niveau de vulnérabilité global d'une bâtiment résidentiel au risque RGA établi par namR prend en compte deux facteurs clés: la vulnérabilité de l'environnement d'un bâtiment et la vulnérabilité de la structure et des fondations. Le premier facteur examine les caractéristiques de la parcelle où se situe le bâtiment et comment ils impactent l'intensité de la variation de l'humidité du sol qui, à son tour, influence l'intensité du mouvement du sol. Le second facteur, quant à lui, évalue la résistance de la structure et de la profondeur des fondations de la maison aux mouvements différentiels provoqués par le RGA.

Il s'agira d' examiner les arbres comme facteur déclenchant du mouvement du sol sous les bâtiments à proximité et sur le score de vulnérabilité d'environnement.

La proximité des arbres, l'un des facteurs explicatifs de la vulnérabilité

En période estivale, les racines des arbres absorbent l'eau du sol pour soutenir leur croissance. La quantité d'eau extraite dépend de divers facteurs, tels que la taille, le type d'arbre, et de la surface développée des feuilles. Selon le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), un chêne adulte peut absorber jusqu'à 200 litres d'eau par jour.

Cette absorption crée une zone de dessèchement autour des racines. Dans les sols argileux, peu perméables, cette zone sèche se réhydrate lentement. La perte d'eau provoque la contraction des sols argileux, entraînant des mouvements du sol.

En période de sécheresse, la quantité d'eau que les arbres peuvent extraire du sol diminue, ce qui réduit également leur évapotranspiration (la libération de vapeur d'eau dans l'atmosphère à travers les feuilles). Cette limitation entraîne une adaptation des arbres au fil des étés suivants, où elles favorisent la croissance de leurs racines au détriment de leurs parties aériennes. Cela augmente le risque d'extension des racines vers les couches plus profondes du sol, y compris sous les bâtiments voisins, en quête d'humidité.

En effet, le sol sous les maisons conserve son humidité pendant cette saison car il s'agit d'une zone protégée de l'évaporation naturelle. Ainsi, les racines s'étendent vers cette source.

Cette action continue d'aspiration par les racines autour des fondations cause un dessèchement accru, entraînant un rétrécissement du sol qui peut accentuer les mouvements différentiels et ainsi affaiblir la structure des bâtiments, provoquant fissures et autres dégâts.

Étude de cas RGA : Brissac Loire Aubance

Pour rappel, le niveau de vulnérabilité global d'une bâtiment résidentiel au risque RGA établi par namR prend en compte deux facteurs clés: la vulnérabilité de l'environnement d'un bâtiment et la vulnérabilité de la structure et des fondations.

Le score de vulnérabilité de l'environnement établi par namR est calculé en examinant la relation entre le potentiel d'arrivée et de départ de l'eau, en tenant compte des caractéristiques de la parcelle, telles que la pente, la proximité des arbres, le type de surface et l'occupation du sol, parmi d'autres facteurs. Dans cette évaluation, la succion des arbres influence le départ des eaux, ce qui contribue significativement à la détermination de ce score. En effet, la proximité des arbres est un indicateur du potentiel de mouvement différentiel du sol : plus la variation de l'humidité est importante, plus l'ampleur du mouvement est grande.

Pour comprendre l'impact de la proximité des arbres sur les constructions dans une zone exposée au phénomène de retrait-gonflement des argiles, prenons comme exemple la relation entre les arbres et la vulnérabilité de l'environnement des bâtiments résidentiels dans la commune de Brissac Loire Aubance. L'obtention de ces données est possible grâce à un modèle IA développé par namR qui analyse les photos aériennes de l'IGN (Institut national de l'information géographique et forestière) pour détecter la présence des arbres.

Description de la commune

Brissac Loire Aubance est une commune française située dans le département de Maine-et-Loire, en région Pays de la Loire. Créée le 15 décembre 2016 par la fusion de dix communes déléguées, leur territoire a été classé en zone de catastrophe naturelle en raison de la sécheresse à quatre reprises : en 1996, 2003, 2005 et 2017. Ce classement met en évidence le caractère particulièrement sévère et prolongé des périodes de sécheresse dans cette commune, qui a probablement entraîné des sinistres liés au phénomène de retrait-gonflement des argiles (RGA). Cette hypothèse est confirmée par la carte d'exposition au RGA de Géorisques, qui indique une exposition modérée à forte dans cette région en fonction des zones.

Grâce aux images géospatiales, on peut constater que Brissac Loire Aubance incarne parfaitement la typologie d'une commune rurale française. En effet, depuis le 1er janvier 2024, la commune est classée bourg rural par l'Insee. Le territoire s'étend sur une superficie variée, alternant entre des plaines agricoles fertiles, des collines douces, et des zones boisées.

Elle se distingue par un paysage où les maisons individuelles sont fréquemment entourées de vastes champs, de boisements et de haies. Environ 75.3% des habitations sont dispersées, souvent proches de la végétation dense.

Chiffres clé à savoir

Selon les données climatiques de namR, sur les 6 705 bâtiments résidentiels situés dans cette commune, plus de 88% ont au moins un arbre dans un rayon de 10 mètres. Ce chiffre est important car la présence d'arbres à proximité des bâtiments peut augmenter les effets du phénomène retrait-gonflement des argiles. Pour comprendre leur impact, séparons-les en deux groupes : ceux qui ont des arbres à proximité et ceux qui n'en ont pas en fonction du score de vulnérabilité de l'environnement établi par namR.

Dans le graphique ci-dessus, nous observons que les bâtiments avec des arbres à proximité présentent une vulnérabilité environnementale accrue de 30 %. En revanche, la vulnérabilité diminue lorsque les arbres ne sont pas à proximité.

Environ 5946 bâtiments résidentiels avec des arbres à une distance de 10 mètres dans cette communauté ont des niveaux de vulnérabilité dus à leur environnement allant d'un score minimum de 0,58 à un maximum de 0,99 sur une échelle de 0 à 1. Ces scores sont élevés et indiquent que plus de 88% des bâtiments ont des facteurs environnementaux qui peuvent accélérer et aggraver significativement les effets du phénomène RGA.

Tableau comparatif

Si nous séparons ces bâtiments résidentiels en fonction de leurs caractéristiques environnementales, nous pouvons identifier trois groupes dans la commune de Brissac Loire Aubance: les bâtiments en zone rurale, les bâtiments en zone suburbaine et les bâtiments en zone urbanisée. Dans chaque groupe, nous examinerons comment le score de vulnérabilité de l'environnement est affecté par la présence d'arbres à proximité d'un bâtiment résidentiel.

Bâtiments résidentiels en zone rurale

La zone rurale se caractérise par une présence abondante d'arbres et de terres agricoles, ce qui pourrait accroître de manière significative les variations de l'humidité du sol, comme en témoignent les scores de vulnérabilité élevés sur l'échelle de 0 à 1. Toutefois, le bâtiment entouré d'arbres présente un niveau de vulnérabilité environnementale supérieur de 23 % à celui du bâtiment sans arbres à proximité. Étant donné que les deux bâtiments sont situés dans la même zone géographique avec des caractéristiques environnementales similaires, ce résultat met en évidence l'influence significative des arbres sur cette vulnérabilité accrue.

Bâtiments résidentiels en zones suburbaines

La zone suburbaine se caractérise par la présence de terrains qui permettent la construction de grandes maisons avec des jardins, dont l'espace permet même la plantation d'arbres. Dans le tableau, nous voyons que les deux bâtiments ont un jardin, mais que seul l'un d'entre eux a un arbre à côté. Cette seule différence fait varier la vulnérabilité de 25 %.

Bâtiments résidentiels en zones urbaines

Les immeubles résidentiels situés dans les zones urbaines, comme le centre-ville, disposent souvent d'un espace limité en raison de la forte concentration de population, ce qui se traduit par des bâtiments contigus et moins d'espaces verts. Lors de l'analyse des scores de vulnérabilité, nous avons observé une différence significative entre les bâtiments. Un bâtiment dépourvu d'arbres dans cette zone présente une vulnérabilité environnementale inférieure en 37% à celle d'un bâtiment avec un arbre. Ce scénario souligne l'influence considérable que peut avoir la présence d'un arbre dans une zone urbanisée si les mesures préventives nécessaires ne sont pas mises en œuvre.

Résultats

L'analyse comparative des bâtiments résidentiels dans les zones rurales, suburbaines et urbaines de la commune de Brissac Loire Aubance montre que la présence d'arbres à proximité entraîne une vulnérabilité environnementale accrue face au phénomène de retrait-gonflement des argiles (RGA). Cette vulnérabilité est particulièrement marquée dans les zones plus peuplées, où l'écart entre les scores de vulnérabilité des bâtiments avec et sans arbres est significatif.

La disposition des bâtiments dans ces différentes zones met en lumière les défis spécifiques que pose l'urbanisation ou l'occupation du sol en milieu rural ou suburbain. Dans les zones rurales, les grandes parcelles permettent souvent une plantation accrue d'arbres, ce qui, bien que favorable à un mode de vie proche de la nature, augmente significativement les risques associés au RGA. Les propriétaires, souvent séduits par la proximité de la végétation, ne considèrent pas toujours ces arbres comme des facteurs potentiels de risque lors de l'acquisition ou de la construction de leurs bâtiments.

En effet, l'aménagement et la géographie de la commune de Brissac Loire Aubance reflètent bien les défis auxquels sont confrontées de nombreuses communes rurales françaises en matière de gestion des risques liés au phénomène de retrait-gonflement des argiles (RGA). Pour atténuer les effets néfastes du RGA liés à la présence d'arbres dans ces zones, il est essentiel de mettre en place des pratiques qui permettent de limiter les risques pour les fondations des bâtiments.

Réduire sa vulnérabilité liée aux arbres

Dans un premier temps, il est essentiel de déterminer si le terrain autour du bâtiment se trouve dans une zone à risque de retrait-gonflement des argiles et quel est le niveau de vulnérabilité de la construction. Pour ce faire, il est possible d'utiliser le simulateur ecoclick RGAdéveloppé par NamR, qui fournit des informations détaillées pour déterminer les travaux urgents à réaliser afin d'éviter que votre bâtiment ne soit endommagé. Voici les travaux à réaliser pour réduire la vulnérabilité due à la présence d'arbres :

Installation d'écrans anti-racines:il s'agit d'un dispositif utilisé pour empêcher les racines des arbres de pénétrer et de s'étendre dans des zones spécifiques, telles que des fondations de bâtiments, des trottoirs, ou des conduites d'eau. Cette barrière permet de bloquer le phénomène de succion provoqué par les racines à proximité des structures.

• Leur profondeur varie en fonction de la végétation. Pour les haies, une profondeur de 1,5 mètres est recommandée, tandis que pour les forêts d'arbres matures, une profondeur allant jusqu'à 5 mètres peut être nécessaire. D'autres facteurs doivent être pris en compte, notamment la pente du terrain, l'écoulement des eaux de surface et le type de sol.
  
  
• L'emplacement de la barrière entre l'arbre et la maison varie en fonction de la végétation. Par exemple, s'il s'agit d'un groupe d'arbres, la barrière doit être placée le long de la ligne de rencontre des arbres.

Il est conseillé que l'écran anti-racine doit être installé au printemps: après un hiver, temps de la réhydratation des sols d'assise, et avant l'été, période de la succion des racines car on attend que le sol retrouve son équilibre hydrique avant les travaux.

Déplacement des arbres: si possible, les arbres peuvent être déplacés dans une zone plus éloignée de la propriété. Cela réduit la probabilité que les racines affectent les fondations de la maison.

En suivant ces recommandations, il est possible d'éviter que les racines des arbres et des arbustes endommagent les structures voisines. Toutefois, il est essentiel de réaliser une étude personnalisée pour obtenir un diagnostic précis qui garantisse la protection complète de la maison.

Conclusion

Cette étude sur Brissac Loire Aubance illustre clairement l'impact significatif de la proximité des arbres sur la vulnérabilité environnementale des bâtiments face au phénomène de retrait-gonflement des argiles (RGA). Les données fournies par namR, basées sur l'analyse des images géospatiales, montrent que la majorité des bâtiments dans cette commune sont entourés d'arbres, ce qui accroît leur vulnérabilité.

Les analyses comparatives entre les zones rurales, suburbaines et urbaines révèlent que les bâtiments avec des arbres à proximité présentent des niveaux de vulnérabilité plus élevés, soulignant l'importance de prendre en compte cet aspect lors de la planification urbaine et de la gestion des risques, en particulier dans les zones déjà exposées à ce phénomène.

Les calculs de namR, basés sur l'intelligence artificielle et l'analyse géospatiale, sont cruciaux pour identifier précisément les bâtiments les plus vulnérables et planifier des interventions préventives. De plus, les propriétaires peuvent désormais vérifier leur diagnostic personnalisé grâce au simulateur RGA de namR, ce qui leur offre un outil important pour prendre des décisions éclairées sur la rénovation et le renforcement de leurs bâtiments.

Enfin, l'exemple de la commune de Brissac Loire Aubance sert d'avertissement pour d'autres communes rurales françaises, illustrant les défis que posent le RGA et la nécessité d'une planification proactive. Une approche intégrée, qui prend en compte à la fois la gestion des arbres et l'aménagement de l'environnement bâti, est essentielle pour renforcer la résilience des infrastructures rurales face à ce type de risque naturel.