La congélation artificielle des sols (AGF) est une technique couramment utilisée en construction souterraine pour créer des barrières temporaires imperméables. Elle permet un contrôle efficace des eaux souterraines, un soutien structurel et une étanchéité fiable lors de travaux de creusement en milieux complexes. Le procédé stabilise les sols en transformant l'eau interstitielle en glace, formant une masse résistante et étanche. Toutefois, la prédiction des déformations induites par les cycles gel-dégel reste difficile en raison de la complexité des processus thermo-hydro-mécaniques (THM) impliqués, responsables de soulèvements et de tassements.

Cette étude examine expérimentalement les déformations liées à un cycle gel-dégel dans un sable limoneux, dans des conditions représentatives de l'AGF. Des essais ont été réalisés à l'aide d'un œdomètre à température contrôlée reproduisant un gel ascendant sous gradient thermique vertical. L'influence de la densité initiale (1,7–1,9 Mg/m³), du rapport de surconsolidation (OCR = 8, 33, 133), de la vitesse de gel (10⁻³ et 1 °C/s) et du gradient thermique imposé (0,4 et 0,65 °C/mm) a été étudiée.

Les résultats mettent en évidence le rôle déterminant de la densité et de l'OCR. Les sols moins denses présentent un soulèvement marqué suivi d'un tassement important, tandis que les sols plus denses subissent un soulèvement accru lié à une succion cryogénique, puis deviennent moins denses après dégel. Un OCR modéré (8) limite efficacement le soulèvement, alors qu'un OCR élevé (133) favorise la croissance des lentilles de glace et amplifie les déformations. La vitesse de gel et le gradient thermique influencent également fortement la réponse : un gel lent et un gradient élevé augmentent respectivement le soulèvement de 44% et 78%.

Ces résultats fournissent des recommandations pratiques pour prédire et maîtriser les déformations lors de l'AGF et soulignent la nécessité d'une caractérisation géotechnique fine et d'adaptations spécifiques selon les conditions rencontrées.