Phénomène par lequel des sols saturés, lâches et non consolidés perdent brusquement leur résistance au cisaillement et leur raideur et se comportent comme un fluide sous chargements dynamiques transitoires ou cycliques, couramment lors de séismes mais aussi sous d'autres sollicitations rapides.

Principe

Sous chargement dynamique, des augmentations rapides de la pression interstitielle réduisent la contrainte efficace ; si le drainage est insuffisant, l'ossature du sol ne peut plus soutenir les forces de contact, entraînant un effondrement de la structure et une chute marquée de la résistance au cisaillement (écoulement ou mobilité cyclique).

Démonstration

Une couche de sable propre, lâche et saturée subit des cisaillements répétés dus aux secousses ; les pressions interstitielles montent jusqu'à une valeur proche de la surcharge de surface de sorte que la capacité portante est perdue, entraînant un étalement latéral, des tassements importants et la flottaison d'objets enterrés.

Mauvaise application

Employer « liquéfaction » de façon vague pour décrire tout ramollissement temporaire, un tassement important par consolidation, ou une perte de résistance dans des sols non saturés ; ou attribuer des dommages au sol uniquement à la liquéfaction sans distinguer d'autres processus (instabilité de pente, amplification).

Conséquence

En cas de liquéfaction, les fondations perdent leur capacité portante, les murs de soutènement et les pentes peuvent casser, et les infrastructures subissent de grands déplacements ; une reconnaissance correcte oriente les mesures de conception des fondations (amélioration, densification, drainage) et la planification sismique.

Inversion

Des sols densifiés, cimentés, grossiers ou bien drainés résistent à l'augmentation des pressions interstitielles et conservent les forces de contact, se comportant comme des solides même sous fortes sollicitations dynamiques ; un chargement cyclique drainé produit des réponses souvent différentes et plus modestes.

Limite

S'applique aux sols granulaires saturés, cohésifs faibles ou lâches (sables, sables limoneux) soumis à cisaillement transitoire ou cyclique où les pressions interstitielles peuvent augmenter plus vite qu'elles ne dissipent ; exclut les graviers cimentés et grossiers avec drainage suffisant, les sols non saturés et les processus de consolidation à long terme.

Tension sémantique

Tension entre la 'liquéfaction' comme perte instantanée de résistance au cisaillement et des concepts voisins tels que la mobilité cyclique, l'écoulement par rupture ou le simple tassement par consolidation ; ces processus partagent des mécanismes mais diffèrent par les conditions et conséquences.

Synthèse

La liquéfaction des sols est la perte dynamique, contrôlée par la pression interstitielle, de la résistance de contact entre grains dans des sols lâches saturés soumis à un chargement rapide, entraînant un comportement de type fluide, la perte de portance et des possibilités d'écoulement latéral et de tassement.