Liquéfaction des sols : quand l'étude G2 AVP doit l'évaluer

1. Ce qu'est la liquéfaction, et ce qu'elle n'est pas

Un sable lâche saturé tient par le contact entre ses grains. Quand un séisme le secoue, les grains cherchent à se réarranger plus serré, mais l'eau qui remplit les vides n'a pas le temps de s'échapper : sa pression monte, écarte les grains, et le squelette perd sa résistance. Pendant la secousse et quelques instants après, le sol se comporte comme une boue dense : il ne porte plus rien.

Les effets sont spectaculaires et documentés partout où la liquéfaction a frappé : immeubles intacts mais couchés de plusieurs degrés à Niigata en 1964, quais et remblais portuaires effondrés à Kobe en 1995, quartiers entiers de Christchurch enfoncés et fissurés en 2010 et 2011, avec les fameux volcans de sable qui jaillissent du sol. Pour un bâtiment, cela se traduit par des tassements brutaux et différentiels, un basculement, parfois un étalement latéral du terrain en pente douce vers une rivière ou un rivage.

Trois conditions doivent être réunies, et c'est ce qui rend le risque très localisé :

• un sol granulaire lâche : sables propres, sables limoneux, certains limons peu plastiques, remblais hydrauliques mal compactés ;
• un sol saturé, donc une nappe proche de la surface, en général dans les premiers 15 à 20 mètres ;
• une secousse suffisante en intensité et en durée : c'est là qu'intervient la zone de sismicité.

À ne pas confondre : la liquéfaction n'a rien à voir avec le retrait-gonflement des argiles, qui est un phénomène lent lié à la sécheresse, ni avec un glissement de terrain classique. Les argiles, précisément, ne se liquéfient pratiquement pas : leur cohésion bloque le mécanisme.

2. Où le risque existe en France

La France métropolitaine est découpée en cinq zones de sismicité (décret du 22 octobre 2010), de 1, très faible, à 5, forte. Les zones 3, dite modérée, et 4, dite moyenne, couvrent une part importante du territoire : les Alpes et leur piémont, les Pyrénées, le sud de l'Alsace, la Provence et la Côte d'Azur, une bonne partie de l'Ouest (Vendée, Loire-Atlantique, Charentes) et les marges du Massif central. Les Antilles sont en zone 5.

Dans ces zones, les terrains qui réunissent les deux autres conditions sont bien identifiés par les géotechniciens : les plaines alluviales récentes des grands cours d'eau, la basse vallée du Var à Nice et Saint-Laurent-du-Var, la cuvette du Grésivaudan autour de Grenoble, les vallées du Rhône et de la Durance, la plaine du Rhin, l'estuaire de la Loire ; les littoraux sableux, du Roussillon aux Landes ; les remblais gagnés sur la mer ou sur d'anciens marais ; les anciennes zones humides comblées.

3. Ce que la réglementation impose (zones 3 et 4)

L'arrêté du 22 octobre 2010, qui fixe les règles de construction parasismique des bâtiments courants, renvoie aux Eurocodes 8 et à leurs annexes nationales. La partie 5 de l'Eurocode 8 (norme NF EN 1998-5) traite des fondations et des sols, et c'est elle qui organise l'évaluation de la liquéfaction. Le texte français est clair sur un point : en zones de sismicité 1 et 2, cette analyse n'est pas requise. Elle l'est donc à partir de la zone 3.

« Requise » ne veut pas dire « essais lourds partout ». La norme prévoit des cas d'exemption : lorsque le sol n'est pas de nature à se liquéfier, l'analyse s'arrête à ce constat. L'Eurocode 8 permet notamment d'écarter le risque quand l'accélération de calcul reste modeste et que les sables contiennent plus de 20 % d'argile avec un indice de plasticité supérieur à 10, ou plus de 35 % de fines avec une compacité suffisante, ou qu'il s'agit de sables propres déjà denses. Sur un terrain argileux, marneux ou rocheux, la conclusion tient en une phrase argumentée.

Cas particulier des maisons individuelles : en zones 3 et 4, elles peuvent être construites selon des règles simplifiées, le guide CPMI-EC8 de 2021, qui a remplacé les anciennes règles PS-MI. Ces règles forfaitaires ne sont applicables que si le site n'est pas exposé à la liquéfaction, ce que l'étude géotechnique doit établir. Si le sol est liquéfiable, on sort du forfaitaire : la structure doit être dimensionnée selon l'Eurocode 8 complet, par un ingénieur.

4. Comment la G2 AVP évalue le risque

C'est la mission G2 AVP, l'étude géotechnique de conception, qui porte cette évaluation, au même titre que la classe de sol Eurocode 8. Le raisonnement suit des étapes que vous devez retrouver dans le rapport :

1. Le contexte : géologie de la parcelle (alluvions récentes, cordon littoral, remblais ?), historique du site, éventuel microzonage local.
2. L'eau : niveau de la nappe, mesuré dans les sondages ou par piézomètre, en pensant à sa position haute saisonnière. Pas de saturation, pas de liquéfaction.
3. L'identification des sols : granulométrie, teneur en fines, indice de plasticité. C'est ici que la plupart des sites sont écartés, parce que le sol n'est pas de la bonne nature.
4. Les essais de compacité, quand des sables saturés sont bien présents : l'essai de pénétration au carottier SPT, dont on tire le nombre de coups corrigé N1(60), ou le pénétromètre statique CPT, dont on tire la résistance de pointe. Le pressiomètre, essai roi en France, repère les couches lâches mais ne suffit pas seul aux méthodes de calcul reconnues. La vitesse des ondes de cisaillement, mesurée par géophysique, est une troisième voie.
5. Le calcul : on compare la sollicitation cyclique imposée par le séisme de référence à la résistance cyclique du sol, couche par couche. Le rapport donne un coefficient de sécurité ; en dessous de 1, la couche est liquéfiable, et les guides de bonne pratique demandent une marge au-delà. Le rapport estime alors l'épaisseur concernée et les tassements attendus.

Côté budget, l'évaluation est le plus souvent incluse dans une G2 AVP correctement menée en zone 3 ou 4 : quand le contexte écarte le risque, elle ne coûte rien de plus. Quand des sables saturés imposent un SPT ou un CPT, comptez un sondage supplémentaire au programme, soit quelques centaines d'euros, très loin du coût d'un dimensionnement à refaire. Nos repères de prix d'une étude G2 AVP restent valables.

5. Si le sol est liquéfiable : conséquences pour votre projet

Un terrain liquéfiable n'est pas un terrain perdu, mais le projet change de catégorie. Les solutions dépendent de l'épaisseur et de la profondeur de la couche concernée, et de ce que l'on construit :

• Fondations profondes : des pieux traversent la couche liquéfiable pour porter sur un horizon sain. Ils doivent être dimensionnés en tenant compte de la perte de frottement et d'appui latéral pendant la secousse, ce qui les rend plus sollicités qu'en situation courante.
• Amélioration du sol : densifier ou drainer le sable pour qu'il cesse d'être liquéfiable, par vibrocompactage, colonnes ballastées, inclusions rigides ou compactage dynamique. C'est la voie habituelle pour les bâtiments étendus et les plateformes.
• Radier rigide : pour une petite construction au-dessus d'une couche mince, un radier suffisamment raide répartit les tassements et évite le basculement. La solution la plus économique quand elle est justifiable.
• Déplacer ou adapter le projet : sur une grande parcelle, quelques dizaines de mètres suffisent parfois à quitter le remblai ou l'ancien bras de rivière en cause.

Pour une maison individuelle, la conséquence la plus concrète est la sortie des règles simplifiées : il faut un dimensionnement parasismique complet de la structure, donc un ingénieur structure en plus du géotechnicien, et un budget à prévoir avant de signer un contrat de construction. Mieux vaut le savoir au stade de la G2 AVP, c'est-à-dire avant d'acheter le terrain ou de déposer le permis, qu'au premier coup de pelle.

6. Vérifier votre devis et votre rapport

Trois réflexes simples, si votre commune est en zone 3 ou 4 :

• le devis de G2 AVP mentionne la zone de sismicité et cite la prise en compte du risque de liquéfaction, ou au moins la détermination des paramètres sismiques ;
• le rapport contient une conclusion explicite : « risque de liquéfaction écarté, pour les raisons suivantes » ou « couche liquéfiable identifiée entre telle et telle profondeur, avec les conséquences suivantes ». Un rapport muet sur le sujet en zone 3 ou 4 est incomplet ;
• si le rapport décrit des sables saturés sans SPT ni CPT ni justification de leur compacité, posez la question au bureau d'études avant de dimensionner quoi que ce soit.

Comparer plusieurs offres sur une même définition de mission est la meilleure protection : c'est ce que permet le service, gratuitement, avec des bureaux d'études proches de votre terrain. Pour situer votre commune, la page de votre département indique la zone de sismicité et les autres aléas recensés : études de sol par département.

FAQ