L'essai de gonflement mesure en laboratoire la force avec laquelle une argile pousse quand elle reçoit de l'eau. L'éprouvette est placée dans un œdomètre, une cellule rigide qui l'empêche de s'étaler, puis chargée et inondée. Ce guide explique comment lire la pression de gonflement et l'indice Cs sur votre rapport, comment repérer une valeur douteuse et pour quels ouvrages cet essai est demandé.
Les points clés à retenir
- Pression de gonflement en kPa : la charge qui empêche l'argile de gonfler, toujours comparée au poids des terres au point de prélèvement.
- Norme XP P94-091 de décembre 1995 : toujours en vigueur, l'ISO a inscrit en avril 2026 une future partie dédiée au gonflement.
- Indice de gonflement Cs : une pente sans unité tirée de l'essai de compressibilité classique, distincte de la pression de gonflement.
- Radiers, tunnels et pieux : l'essai vise les ouvrages enterrés dans des argiles saturées, la réglementation des maisons individuelles ne le prévoit pas.
Sommaire
- Ce que mesure l'essai de gonflement
- Indice Cs et pression de gonflement, deux résultats distincts
- La qualité de la carotte fixe la valeur mesurée
- Les protocoles d'essai et ce qu'ils valent
- La valeur au bleu classe le terrain sans chiffrer la poussée
- Les ouvrages qui demandent cet essai
- Questions fréquentes
Ce que mesure l'essai de gonflement
La pression de gonflement est la charge verticale qu'il faut poser sur une argile pour l'empêcher de gonfler quand elle reçoit de l'eau. Elle s'exprime en kilopascals (kPa). Plus elle est élevée, plus l'argile pousse fort sur ce qui la surmonte : le radier d'un parking enterré, le fond d'un tunnel.
Ce chiffre ne se lit jamais seul. Il se compare au poids effectif des terres au point de prélèvement, noté σ'v0 sur les rapports.
Attention : pour les argiles saturées en profondeur, les recommandations du Comité français de mécanique des sols (CFMS) fixent une règle de lecture. Si la courbe de gonflement est une droite, la pression de gonflement est prise égale à σ'v0. Si elle est courbe, la valeur mesurée n'est retenue qu'à condition de rester sous σ'v0. Une pression plus élevée n'est pas admissible pour le calcul, mais les pentes mesurées peuvent être prises en compte.
Deux échantillons d'un même sondage cités par le CFMS montrent l'écart. Sur une marne d'Argenteuil prélevée vers 17 mètres, l'essai de bonne qualité donne 285 kPa sans extrapolation. Le second, de moins bonne qualité, demande d'extrapoler la courbe et sort 600 kPa, au-dessus de la contrainte en place. Valeur écartée. Ces règles sont reprises dans une synthèse des recommandations rédigée par les membres du groupe de travail.
La feuille d'essai affiche plusieurs grandeurs, chacune avec son rôle.
| Grandeur | Ce qu'elle mesure | Comment la lire |
|---|---|---|
| Pression de gonflement σ'g | La contrainte qui arrête le gonflement, en kPa | À comparer au poids des terres en place, jamais au-dessus |
| Déformation de gonflement | La hausse de hauteur de l'éprouvette sous une charge donnée, en % | Toujours lue avec la charge appliquée, un pourcentage sans charge ne veut rien dire |
| Pente C*g | Le déchargement en présence d'eau, sans unité | Grande valeur : le sol gonfle beaucoup dès qu'il est déchargé et trouve de l'eau |
| Pente C*su | Le déchargement à teneur en eau constante | Dans un sol gonflant, C*g vaut de l'ordre de 10 fois C*su |
| Facteur K*g | La différence C*g moins C*su | La part du mouvement due à la seule arrivée d'eau |
Un rapport ancien affiche parfois la pression en bars. La conversion est directe : 1 bar vaut 100 kPa.
Cet essai fait partie des essais réalisés en laboratoire sur les prélèvements remontés du forage. Exemple chiffré du CFMS sur une argile plastique de l'Yprésien carottée vers 44 mètres en région parisienne :
- C*su = 0,0081 et C*g = 0,045, soit un facteur K*g de 0,037
- Pression de gonflement de 535 kPa pour un poids des terres de 700 kPa
- Verdict : la valeur reste sous la contrainte en place, elle est exploitable
Indice Cs et pression de gonflement, deux résultats distincts
L'indice de gonflement Cs est la pente de la branche de déchargement de l'essai de compressibilité classique, tracée en indice des vides selon le logarithme de la contrainte. Il n'a pas d'unité. La pression de gonflement, elle, sort d'un essai dédié avec mise en eau, et s'exprime en kPa.
Trois notions portent le mot gonflement sur un rapport ou dans une discussion de chantier. Elles ne se mesurent pas de la même façon.
| Notion | D'où elle vient | Unité | À quoi elle sert |
|---|---|---|---|
| Indice de gonflement Cs | Déchargement de l'essai œdométrique classique, norme NF EN ISO 17892-5 | Aucune | Calcul des tassements et du soulèvement d'un fond de fouille |
| Pression de gonflement σ'g | Essai de gonflement dédié, norme XP P94-091 | kPa | Poussée sous un radier, un tunnel, autour de pieux |
| Retrait-gonflement des argiles | Phénomène naturel lié aux saisons | Aucune mesure unique | Zonage réglementaire pour les maisons individuelles |
Bon à savoir : le CFMS juge la pente Cs de l'essai classique proche de la pente C*g des essais de gonflement, et considérer Cs égal à C*g est la simplification courante. Deux réserves : Cs se lit près de la contrainte en place, pas sous forte charge. Et la pression de gonflement affichée par l'essai classique ne sert à aucun dimensionnement.
Cs entre en jeu dès qu'un terrain surconsolidé est déchargé. Une communication du congrès international de mécanique des sols de Paris (2013) en donne l'ordre de grandeur :
- Paramètres d'essai : Cs = 0,0135, Cc = 0,1192, C*g = 0,0471, soit un Cs environ 9 fois plus petit que l'indice de compression Cc
- Déblais de 10 à 40 mètres : soulèvement calculé du fond de 0,15 à 0,60 mètre
- Déchargement lent par érosion : partie réversible limitée à 1 à 2 cm
La qualité de la carotte fixe la valeur mesurée
Une argile gonflante réagit à la moindre perte d'eau. Une carotte qui sèche pendant le transport se rétracte, puis gonfle davantage au remouillage, avec des caractéristiques mécaniques dégradées. Le laboratoire mesure alors un défaut de manipulation, pas le comportement du terrain.
Ce que le foreur doit ramener
Le CFMS demande un prélèvement de catégorie A donnant des échantillons de classe de qualité 1, au sens de la norme NF EN ISO 22475-1. Sur le terrain :
- Un carottier triple d'environ 100 mm de diamètre, avec un tube intérieur dépassant, pour des carottes d'un mètre.
- Ou des blocs de 200 à 300 mm de côté, soit 10 à 15 litres de terrain.
- Un enrobage complet de cire ou de paraffine dès l'extraction.
- Un transport vertical, en caisse calée, sans choc.
- Un stockage en armoire à température et hygrométrie contrôlées.
Les éprouvettes se découpent dès l'ouverture du tube. Pas de délai.
Comment le laboratoire repère une carotte abîmée
Certains signes se voient dès l'ouverture du tube, d'autres apparaissent pendant l'essai.
Les signes d'un échantillon remanié
- Un degré de saturation sous 95 %. Le CFMS exige Sr d'au moins 95 % pour écarter un séchage excessif de l'échantillon.
- Une carotte qui débite en rondelles ou en plaquettes. La décompression a fissuré le terrain, l'eau va s'y engouffrer.
- Une pente de premier chargement nettement plus raide que celle de rechargement. L'échantillon est alors considéré comme remanié.
- Une pression de préconsolidation sous le poids des terres en place. Le remaniement a effacé la contrainte déjà subie par le sol.
- Une pression de gonflement au-dessus du poids des terres. La valeur sort du cadre et ne sert pas au calcul.
D'où le cycle préalable de chargement et déchargement, mené à teneur en eau naturelle avant toute mise en eau. Il rattrape les jeux de la cellule et révèle un éventuel remaniement.
Les protocoles d'essai et ce qu'ils valent
La norme française XP P94-091, publiée en décembre 1995, décrit les essais en parallèle. Sa fiche AFNOR la donne toujours en vigueur. La raison : la série européenne NF EN ISO 17892 n'a publié aucune méthode consacrée au gonflement, alors que sa partie 5 a remplacé la norme voisine de compressibilité XP P94-090-1.
-
1
Découpe de quatre éprouvettes
Au moins quatre éprouvettes sont taillées dans un même échantillon homogène, puis posées dans des cellules œdométriques sur pierres poreuses sèches.
-
2
Cycle préalable à teneur en eau naturelle
Chaque éprouvette est chargée, déchargée puis rechargée, par paliers de 2 heures pour limiter les échanges d'eau avec l'air ambiant.
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3
Quatre charges différentes
Les cellules travaillent sous des charges croissantes, par exemple 20, 75, 280 et 840 kPa sur l'argile de l'Yprésien citée plus haut.
-
4
Mise en eau et suivi du gonflement
Le technicien inonde les pierres poreuses et suit la hauteur. Le palier s'arrête quand la déformation passe sous 2,5 × 10⁻⁴ en 8 heures, sans dépasser 72 heures.
-
5
Tracé et lecture de la pression
Les points sont reportés en déformation face au logarithme de la contrainte. La charge qui annule le gonflement donne la pression de gonflement.
L'autre voie travaille sur une seule éprouvette, imbibée puis déchargée par paliers successifs. Dans les essais présentés par le CFMS, chaque palier a duré 72 heures, pour environ un mois d'essai au total.
| Protocole | Déroulement | Valeur du résultat |
|---|---|---|
| Essais en parallèle | 4 éprouvettes, 4 charges, imbibition sous charge. Norme XP P94-091 | Pentes fiables avec le cycle préalable. Sans ce cycle, seul C*g reste utilisable |
| Paliers successifs | 1 éprouvette, imbibition puis déchargement par paliers | Pentes C*g et C*su utilisables directement dans les calculs |
| Œdomètre classique | Chargement par paliers. Norme NF EN ISO 17892-5 | Pente Cs proche de C*g, pression affichée à ne pas retenir |
| Gonflement libre | Imbibition sous charge quasi nulle, puis recompression | Non recommandé par le CFMS |
| Volume constant | Piston bloqué sur un bâti spécial d'une grande rigidité, mesure de la force | Méthode de la mécanique des roches, que l'essai classique ne remplace pas |
Le détail des méthodes et les cas chiffrés figurent dans les recommandations du CFMS sur les terrains argileux gonflants, éditées en août 2024. Le groupe de travail est né des divergences d'interprétation apparues entre acteurs sur les études du Grand Paris Express.
À noter : l'ISO a enregistré le 27 avril 2026 un projet de partie 13 de la série 17892, référencé ISO/AWI 17892-13 et consacré aux essais de gonflement à l'œdomètre. Le texte est au stade de projet. D'ici sa publication, la norme XP P94-091 reste la référence française.
Une même argile donne deux valeurs avec deux protocoles. Un procès-verbal qui ne nomme pas la procédure, les charges et la durée des paliers rend le chiffre inexploitable.
La valeur au bleu classe le terrain sans chiffrer la poussée
Beaucoup de rapports s'arrêtent à la valeur au bleu de méthylène et à l'indice de plasticité. Ces deux mesures viennent des essais d'identification et repèrent une formation sensible. Le barème du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), rappelé en annexe de la norme de calcul des écrans de soutènement NF P94-282, les traduit en notes.
| Indice de plasticité | Valeur au bleu | Susceptibilité au gonflement | Note |
|---|---|---|---|
| Moins de 12 | Moins de 2,5 | Faible | 1 |
| 12 à 25 | 2,5 à 6,0 | Moyenne | 2 |
| 25 à 40 | 6,0 à 8,0 | Forte | 3 |
| 40 et plus | Plus de 8,0 | Très forte | 4 |
Chaque critère se note sur sa propre grille, l'indice de plasticité d'un côté, la valeur au bleu de l'autre. Cette note se moyenne avec deux autres, une pour la nature du terrain et une pour sa minéralogie. La moyenne donne la susceptibilité de la formation : faible jusqu'à 2, moyenne entre 2 et 3, forte au-delà de 3.
Mais ce barème s'arrête là. Il ne donne :
- aucun kilopascal : une argile notée « très forte » ne dit pas si elle pousse à 200 ou à 500 kPa sous votre radier
- aucune pente de déchargement : sans C*g, pas de calcul de soulèvement
- aucune information sur votre parcelle : il hiérarchise une formation géologique entière
Le CFMS cite aussi un critère de premier tri. Un sol est jugé susceptible de gonfler quand sa limite de liquidité dépasse 50 % ou son indice de plasticité 25 %. Un feu orange, pas une valeur de calcul. Le mécanisme minéralogique derrière ces classements est détaillé dans notre guide sur les argiles gonflantes.
Important : une mesure d'indice de plasticité ne concerne qu'une frange de la couche. Le CFMS demande de multiplier les prélèvements à des profondeurs différentes avant de conclure. Un seul point d'analyse à 4 mètres ne dit rien de ce qui se trouve à 12.
Les ouvrages qui demandent cet essai
L'essai de gonflement intervient dans la phase laboratoire des études de conception, pour des ouvrages enterrés dans des argiles saturées en profondeur :
- les radiers de fond de fouille
- les tunnels
- les groupes de pieux
Les écrans de soutènement font exception. Le CFMS ne relève pas de pathologie avérée sur les parois de grande hauteur dans les argiles saturées du Bassin parisien, des Flandres ou de la région marseillaise. La norme NF P94-282 n'y demande une action de gonflement qu'avec une couche épaisse fortement gonflante et la présence d'eau. Sur un sol sec ou non saturé humidifié par accident, une fuite de canalisation par exemple, des retours d'expérience montrent au contraire une forte majoration de la poussée.
Le nombre d'essais reste le choix de l'ingénieur géotechnicien. Le CFMS propose ces minimums à titre de repère.
| Ouvrage | Couche gonflante | Essais d'identification | Essais de gonflement |
|---|---|---|---|
| Radier de moins de 500 m² | Moins de 5 m | 3 | 2 |
| Radier de plus de 500 m² | Plus de 5 m | 7 | 6 |
| Moins de 50 pieux | Moins de 5 m | 3 | 2 |
| Tunnel de moins de 500 m | Plus de 5 m | 5 | 2 par 100 m |
| Écran de soutènement | Toute épaisseur | Pas d'essai de gonflement | |
Le tableau complet du CFMS croise la surface du radier, le nombre de pieux ou la longueur de tunnel avec l'épaisseur de la couche gonflante. Seules quelques lignes figurent ici.
Un ouvrage en interaction avec un terrain gonflant relève de la catégorie géotechnique 3, la plus exigeante de l'Eurocode 7. La poussée de l'argile compte comme une action permanente. Aux états limites ultimes, le CFMS applique dans le cas courant une pondération de 1,35 aux sollicitations qui en résultent, et n'intègre pas l'effet stabilisant du gonflement en raison de sa variabilité dans le temps.
À vérifier sur un procès-verbal d'essai de gonflement
Le cas de la maison individuelle
Pour une maison, le raisonnement change. Le dispositif issu de la loi Élan ne prévoit pas d'essai de gonflement, même si l'ingénieur reste libre d'en prescrire un sur un cas particulier. Il repose sur l'identification du sol, puis sur l'arrêté du 22 juillet 2020 relatif aux techniques particulières de construction :
- fondations ancrées à 0,80 m au minimum en zone d'exposition moyenne
- 1,20 m au minimum en zone d'exposition forte
- structure rigidifiée par chaînages horizontaux et verticaux
- eaux pluviales évacuées loin des façades
Le zonage s'étend : selon le BRGM, la nouvelle carte d'exposition couvre 55 % du territoire hexagonal en exposition moyenne ou forte, contre 48 % auparavant, et s'applique depuis le 1er juillet 2026.
Deux phénomènes, deux profondeurs
Sous une maison, le mouvement vient surtout des variations d'humidité saisonnières près de la surface. Le Cerema situe aujourd'hui l'assèchement dans les deux premiers mètres du sol. Sous un radier à plusieurs dizaines de mètres, l'argile est saturée et gonfle parce que l'excavation l'a déchargée. Deux mécanismes, deux boîtes à outils.
Trois documents publics détaillent la conduite de l'essai et la lecture des courbes.
Le document compare trois montages côte à côte : œdomètre classique, chargement par paliers, gonflement en parallèle. Chacun donne une pression de gonflement, mais toutes ne se valent pas. Les courbes sont reproduites avec les points de lecture.
À retenir de ce document : la décompression d'une éprouvette atteint jusqu'à 5 à 10 % de sa hauteur initiale, et la pente Cs doit se lire près de la contrainte en place.
Télécharger le PDFL'article qui a posé la méthode française des éprouvettes testées en parallèle, découpées dans un même échantillon et chargées sous des poids croissants avant mise en eau. Un essai sur argile de Provins sert d'exemple, avec une pression de gonflement lue à 240 kPa.
À retenir de ce document : la pression de gonflement n'est pas une caractéristique intrinsèque du sol, elle dépend de son humidité au moment de l'essai.
Télécharger le PDFLes auteurs exploitent des essais œdométriques de déchargement pour prévoir le gonflement différé au fond des grands déblais routiers et ferroviaires. Le texte sépare une phase élastique réversible et une phase irréversible, avec les valeurs de Cs, Cc et C*g utilisées.
À retenir de ce document : pour des déblais de 10 à 40 mètres, le soulèvement calculé du fond va de 0,15 à 0,60 mètre.
Télécharger le PDFQuestions fréquentes
Qu'est-ce que la pression de gonflement d'une argile
En quoi consiste l'essai de gonflement à l'œdomètre
Quelle norme encadre l'essai de gonflement en France
Quelle différence entre l'indice de gonflement Cs et la pression de gonflement
Combien de temps dure un essai de gonflement
Que signifie une pression de gonflement de 300 kPa
Une pression de gonflement peut-elle dépasser la contrainte du terrain en place
L'indice de gonflement Cs a-t-il une unité
Pourquoi la valeur au bleu ne remplace-t-elle pas cet essai
Comment sait-on qu'une carotte a été remaniée
Combien d'essais de gonflement prévoir pour un radier
Cet essai est-il demandé pour une maison individuelle en zone argileuse
À retenir
- La pression de gonflement se lit face au poids effectif des terres au point de prélèvement. Au-dessus, la valeur n'entre pas dans le calcul.
- L'indice Cs vient de l'essai œdométrique classique. Il sert aux tassements et au soulèvement des fonds de fouille, pas à mesurer une poussée.
- Une carotte séchée ou décomprimée fausse la mesure : Sr d'au moins 95 % et transport vertical sous paraffine.
- Deux protocoles coexistent, et le procès-verbal doit nommer celui qui a été suivi.
- La valeur au bleu et l'indice de plasticité classent une formation sans donner de kilopascals.
Pour aller plus loin
Les essais d'identification, qui donnent la valeur au bleu et les limites d'Atterberg L'essai triaxial et la résistance au cisaillement des solsSources
Normes citées sans lien commercial : XP P94-091 (décembre 1995), NF EN ISO 17892-5, NF EN ISO 22475-1, NF P94-282. Projet ISO/AWI 17892-13 (avril 2026). Arrêté du 22 juillet 2020 relatif aux techniques particulières de construction dans les zones exposées au retrait-gonflement des argiles.
