Cartographie de l’aléa retrait- gonflement des sols argileux dans le département de Loire-Atlantique Rapport final BRGM/RP-56818-FR mars 2009 Préfecture de la Direction Loire-Atlantique Départementale de l’Équipement Loire-Atlantique Cartographie de l’aléa retrait- gonflement des sols argileux dans le département de Loire-Atlantique Rapport final BRGM/RP-56818-FR mars 2009 Étude réalisée dans le cadre de l’opération de service public 06RISD28 du BRGM C. Le Guern, A. Coulon, avec la collaboration de V. Baudouin, Y. Lotram, M. Montferrand, J-M. Schroetter, et F. Béchennec Vérificateur : Approbateur : Nom : Marc Vincent Nom : Pierre Conil Date : 12 mars 2009 Date : 13 mars 2009 Signature : Signature : Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. Préfecture de la Direction Loire-Atlantique Départementale de l’Équipement 3 Loire-Atlantique Mots clés : argiles, marnes, argiles gonflantes, smectites, retrait-gonflement, aléa, risque naturel, sinistre, sécheresse, catastrophe naturelle, géotechnique, cartographie, Loire-Atlantique, Pays de la Loire En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Le Guern C., Coulon A. avec la collaboration de Baudouin V., Lotram Y., Montferrand M., Schroetter J-M. et Béchennec F. (2009) – Cartographie de l’aléa retrait-gonflement des sols argileux dans le département de Loire-Atlantique. Rapport BRGM/RP-56818-FR, 131 p., 29 ill., 5 ann., 3 cartes h.-t. © BRGM, 2009, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Cartographie de l’aléa retrait-gonflement des argiles dans le département de Loire-Atlantique Synthèse es phénomènes de retrait-gonflement de certaines formations géologiques L argileuses affleurantes provoquent des tassements différentiels qui se manifestent par des désordres affectant principalement le bâti individuel. En France métropolitaine, ces phénomènes, mis en évidence à l'occasion de la sécheresse exceptionnelle de l'été 1976, ont pris une réelle ampleur lors des périodes sèches des années 1989-91 et 1996-97, puis récemment au cours des étés 2003 et 2005. La Loire-Atlantique fait partie des départements français touchés par le phénomène, puisque 344 sinistres imputés à la sécheresse y ont été recensés dans le cadre de la présente étude. A la date du 30 octobre 2008, 36 communes sur les 221 que compte le département ont été reconnues au moins une fois en état de catastrophe naturelle pour ce phénomène, pour des périodes comprises entre mai 1989 et septembre 2005, soit un taux de sinistralité de 16 %. Par ailleurs, d’après les données de la Caisse Centrale de Réassurance actualisées en septembre 2008, la Loire-Atlantique est située en 59ème position des départements français en termes de coût d’indemnisation pour ce phénomène, avec un montant cumulé évalué à 2,5 millions d’euros en coûts actualisés. Afin d'établir un constat scientifique objectif et de disposer de documents de référence permettant une information préventive, le Ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement Durable et de l’Aménagement du Territoire (MEEDDAT) a demandé au BRGM de réaliser une cartographie de cet aléa à l'échelle de tout le département de Loire-Atlantique, dans le but de définir les zones les plus exposées au phénomène de retrait-gonflement des argiles. Cette étude, réalisée par le BRGM dans le cadre de sa mission de service public sur les risques naturels, s’intègre dans un programme national de cartographie de l'aléa retrait-gonflement des sols argileux qui concerna à terme l’ensemble du territoire métropolitain, dont les cinq départements des Pays de la Loire. L’étude a été conduite par le Service Géologique Régional des Pays de la Loire, en collaboration avec le Service Aménagement et Risques Naturels du BRGM. Le financement en a été assuré à hauteur de 25 % par la dotation de service public du BRGM, le complément ayant été pris en charge par le Fonds national de prévention des risques naturels majeurs, dans le cadre d’une convention de cofinancement signée avec la Préfecture de la Loire-Atlantique. La démarche de l'étude a d'abord consisté à établir une cartographie départementale synthétique des formations à dominante argileuse ou marneuse, affleurantes à sub- affleurantes, à partir d’une part de la carte géologique harmonisée du département, réalisée dans le cadre de la présente étude (Béchennec, 2007) et valide à l’échelle du 1/50 000, et d’autre part des cartes géologiques éditées par le BRGM à cette même échelle. Les 22 formations ainsi identifiées et cartographiées ont ensuite fait l’objet d’une hiérarchisation quant à leur susceptibilité vis-à-vis du phénomène de retrait- gonflement. Cette classification a été établie sur la base de trois critères principaux : la caractérisation lithologique de la formation, la composition minéralogique de sa phase argileuse et son comportement géotechnique, ce qui a conduit à l’établissement d’une carte départementale de susceptibilité vis-à-vis du phénomène de retrait-gonflement. BRGM/RP-56818-FR - Rapport final 3 Cartographie de l’aléa retrait-gonflement des sols argileux dans le département de Loire-Atlantique La carte d’aléa a alors été établie à partir de la carte synthétique des formations argileuses et marneuses, après hiérarchisation de celles-ci en tenant compte non seulement de la susceptibilité des formations identifiées, mais aussi de la probabilité d’occurrence du phénomène. Cette dernière a été évaluée à partir du recensement des sinistres en calculant, pour chaque formation sélectionnée, une densité de sinistres, rapportée à la surface d’affleurement réellement urbanisée, afin de permettre des comparaisons fiables entre les formations. Sur cette carte, les zones d’affleurement des formations à dominante argileuse ou marneuse sont caractérisées par trois niveaux d’aléa (faible, moyen et fort), par comparaison avec les cartes établies dans d’autres départements avec la même approche et les mêmes critères. - 0,11 % de la superficie départementale a été ainsi classé en aléa fort ; - 5,54 % a été considéré en aléa moyen ; - 67,2 % est classé en aléa faible ; - 27,15 % correspond à des zones a priori non concernées par le phénomène. Il n'est toutefois pas exclu que, sur ces derniers secteurs considérés comme non concernés par le phénomène, se trouvent localement des zones argileuses d’extension limitée, notamment dues à l’altération localisée des roches de socle (granites, schistes, micaschistes, grès…) ou à des lentilles argileuses non cartographiées, et susceptibles de provoquer quelques sinistres. Cette carte d'aléa retrait-gonflement des sols argileux du département de la Loire- Altantique, dont l’échelle de validité est le 1/50 000, pourra servir de base à des actions d’information préventive dans les communes les plus touchées par le phénomène. Elle constitue également le préalable à l’élaboration éventuelle de Plans de Prévention des Risques naturels (PPR), en vue d’attirer l’attention des constructeurs et maîtres d’ouvrages sur la nécessité de respecter certaines règles constructives préventives dans les zones soumises à l’aléa retrait-gonflement, en fonction du niveau de celui-ci. Cet outil réglementaire devra insister sur l'importance d’une étude géotechnique à la parcelle comme préalable à toute construction nouvelle dans les secteurs concernés par les formations géologiques à aléa fort, moyen ou faible, notamment en raison de la forte hétérogénéité des formations du département. A défaut, il conviendra de mettre en œuvre des règles constructives type par zones d’aléa, visant à réduire le risque de survenance de sinistres. 4 BRGM/RP-56818-FR - Rapport final Cartographie de l’aléa retrait-gonflement des argiles dans le département de Loire-Atlantique Sommaire 1. Introduction.................................................................................................9 2. Méthodologie ............................................................................................11 2.1. FACTEURS INTERVENANT DANS LE RETRAIT-GONFLEMENT DES ARGILES ...11 2.1.1. Facteurs de prédisposition .....................................................................12 2.1.2. Facteurs de déclenchement...................................................................15 2.2. MÉTHODOLOGIE ........................................................................................................16 2.2.1. Cartographie des formations argileuses ou marneuses.........................16 2.2.2. Caractérisation lithologique, minéralogique et géotechnique des formations ..............................................................................................17 2.2.3. Examen des autres facteurs de prédisposition et de déclenchement ....17 2.2.4. Carte de susceptibilité............................................................................18 2.2.5. Recensement et localisation géographique des sinistres ......................18 2.2.6. Détermination des densités de sinistres.................................................19 2.2.7. Carte d’aléa............................................................................................19 3. Présentation du département de Loire-Atlantique ................................21 3.1. CONTEXTE GÉOGRAPHIQUE ET GÉOMORPHOLOGIQUE....................................21 3.2. CONTEXTE HYDROGRAPHIQUE ..............................................................................22 3.3. CONTEXTE GÉOLOGIQUE.........................................................................................23 3.4. CONTEXTE HYDROGÉOLOGIQUE............................................................................25