La gestion du risque

Dans le cadre d’un projet d’aménagement, la reconnaissance des sols a pour but d’appréhender la

variabilité des sols et d’identifier les hétérogénéités majeures qui peuvent affecter le devenir d’un

projet. Cette observation est appuyée par Young et al (2001) qui a effectué une analyse de 178

publications contenant dans leur résumé les mots ’’structure des sols’’ et/ou ’’agrégat’’. Cette revue de

publications regroupe une analyse de 6 journaux (Soil Science, Society of America Journal, Soil

Biology and Biochemistry, European Journal of Soil Science, Soil and Tillage Research et Geoderma).

Les résultats de cette revue d’articles sont synthétisés par la Figure 1.5, en montrant d’une part dans

quels journaux sont majoritairement publiés tels ou tels sujets (par exemple 24% des sujet sur le

Management de la structure des sols sont publiés dans Soil and Tillage Research), d’autre part cette

étude permet de rendre compte que les thèmes traitant de la stabilité vis-à-vis de la structure du

sous-sol sont sur représentés (plus de 40% des publications de l’ensemble des journaux étudiés). Cette étude

montre que la reconnaissance des sols (et les études actuellement menées) vise principalement à

maîtriser la stabilité du sous-sol, donc à réduire l’incertitude sur les aléas géologiques pouvant

survenir lors d’un projet d’aménagement. D’après les résultats de cette étude, l’un des thèmes

prédominants qui justifie la reconnaissance des sols est la détermination de la stabilité des structures

des sols. De la reconnaissance de la stabilité des structures découle naturellement la détermination du

risque de rupture et plus généralement du risque encouru par des ouvrages par le manque de stabilité

des sols.

p. 18

Figure 1.5 : Distribution des paires journal/thème traitant de la structure des sols (Young et al 2001).

4.1. Définition du risque.

Le risque est associé à la notion de probabilité qu’un évènement survienne. L’occurrence de cet

évènement (aléa) est imprévisible et le plus souvent défavorable vis-à-vis d’un projet du fait des

conséquences qu’il peut avoir sur le projet.

Une composante à prendre en compte dans la définition du risque est la présence humaine, ainsi que

tout élément y faisant référence (activité économique, infrastructures, habitations,…), définissant les

enjeux en cas d’occurrence d’un aléa. La vulnérabilité de chaque enjeu face à un aléa est caractérisée

par sa résistance à l’aléa, et par sa résilience (Dauphiné et al 2013). La résilience mesure la capacité

d’un système à absorber les conséquences d’un aléa et à perdurer au-delà de la perturbation

occasionnée par ce dernier. Face à chaque aléa, la société (le facteur humain) décide du degré de

protection souhaité et du niveau de risque acceptable, définissant ainsi l’acceptabilité d’un système

face à un aléa et ses conséquences.

Dans le cadre d’un projet, toute occurrence d’un aléa, éventuellement non prévue, a des

conséquences (tels que les investigations complémentaires, l’adaptation des techniques, les retards…)

et implique souvent des conséquences financières. Plus généralement, dans nombre de domaines, le

risque est défini comme le produit de la probabilité d’occurrence d’un aléa par la conséquence de cet

évènement (vulnérabilité). Cette approche permet de hiérarchiser les conséquences en cas

d’occurrence d’un aléa. Cette notion est illustrée par l’Équation 1.1.

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Équation 1.1

∗

avec : p

i

: probabilité d’occurrence de l’aléa.

c

i

: conséquence selon les différents degrés de dégat/ruine.

Le risque peut alors être appréhendé comme étant une estimation d’un danger en combinant

l’estimation de l’occurrence d’un aléa et une estimation de ses effets (Mousavi et al 2011, Varners

1984, Fell 2000).

L’ensemble de ces concepts est illustré par la Figure 1.6, représentant les conséquences des aléas

majeurs touchant aux domaines civils, associées à la probabilité d’occurrence de ces derniers. Cette

illustration permet également d’observer que les conséquences d’un aléa sont associées à des pertes

financières et humaines ; dans ce cas, l’aléa peut être défini comme un danger vis-à-vis de la

population. Pour la lecture de cette étude, la ligne « accepted » représente la limite en-deçà de laquelle

la société admet l’acceptabilité de l’aléa et des conséquences de ce dernier ; la détermination de cette

limite est faite en fonction d’études de cas historiques. La ligne « marginally accepted » illustre une

limite représentant l’acceptabilité des conséquences d’un aléa face à une prise de risque. Par exemple,

historiquement, les expéditions maritimes (shipping) étaient effectuées en connaissance de la forte

probabilité de ruine/perte de cette dernière.

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4.2. Identification des aléas géotechniques.

Dans le cadre d’un projet, lorsque des hétérogénéités sont rencontrées alors qu’elles n’étaient pas

envisagées (étude des sols déficiente ou hétérogénéité locale imprévisible), elles sont généralement

qualifiées d’aléas géotechniques. Les sources d’aléas géotechniques et géologiques sont multiples,

ainsi on ne soulignera que les principales énoncées par Philipponnat et al (2002) et Mongereau et al

(2003) dans le Tableau 1.3. La Figure 1.7, associée à ces informations, illustre le fort pourcentage de

dommages rencontrés au sein de projets causés par une mauvaise considération du comportement

mécanique des sols, ou dans la même catégorie de dommage, une mauvaise cartographie des

différentes propriétés prospectées.

Cas courants Pour information

Sols Phénomènes Géologiques

• tassements différentiels

• diversité lithologique

• altération des sols (puits de décalcification)

• éboulements rocheux

• glissements de terrain

• phénomènes karstiques (karst et doline)

Hydrogéologie Déroulement de projet

• eaux superficielles (sols saturés)

• eaux souterraines (rabattement de nappes)

• fluctuation des nappes

• accidents techniques

Paramètres anthropiques Occupation des sols

• Remaniement anthropique des sols

• Remblais et aménagement du relief

• prise en compte du bâti ancien

• cavités souterraines (carrières)

Tableau 1.3 : Sources d'aléas lors d'un projet d'aménagement (d'après : Philipponnat et al 2002, Mongereau et al

2003).

La Figure 1.7 permet d’appréhender la part des différentes sources d’aléas au sein de projets

d’aménagement en Angleterre. On remarque que lors d’un projet, les causes majeures de retard ou

d’arrêt des projets (Tableau 1.7 en complément) sont principalement liées (42%) à la nature du

sous-sol, qu’elles soient liées à une mauvaise reconnaissance des propriétés physiques des sols (nécessitant

une réadaptation des dimensions des ouvrages) ou à un mauvais suivi des conditions hydriques

(rendant impossible le terrassement des sols). Soulignons également l’ensemble des études menées par

Faisantieu (2010) sur la sinistralité des géotechniciens, en axant ces études sur les conséquences

financières de ces aléas et des recommandations visant à en limiter l’occurrence ou du moins les

impacts.

p. 21

4.3. Illustration de l’aléa géotechnique, étude de cas.

Cet exemple présente les données pressiométriques recueillies sur un chantier situé sur l’une des

parcelles composant le site expérimental. L’analyse vise à mettre en avant la variabilité des propriétés

mécaniques des sols. Les sondages ont été réalisés dans le cadre d’une reconnaissance des sols, pour

l’implantation d’un complexe de 6 résidences avec parking souterrain. L’ensemble des résidences a

une emprise au sol de 3345m², représentant 41% de la surface de la parcelle sujette au projet.

Cette étude de cas est faite pour mettre en avant la variabilité des propriétés mécaniques mesurées au

sein d’une formation donnée (Figure 1.8), définie par des sondages à la tarière, mais également en

comparant les propriétés mesurées au sein des différents forages. La campagne de reconnaissance

géotechnique comprend 4 sondages à la tarière au sein desquels sont effectuées des mesures

pressiométriques (implantation en Figure 1.8b). La lecture de cette coupe lithologique permet de

souligner la difficulté des essais géotechniques à déterminer si la faible épaisseur des sables rencontrée

pour SP3 peut être qualifiée « d’accident géologique » et, si tel est le cas, quelle est la distribution

spatiale de cet « accident ».

Figure 1.8 : Cas d’étude, a) coupe lithologique issue des tarières et points de mesures pressiométriques, b) plan

d’implantation (d’après : Etude Géotechnique - Sol Conseil).

D’après la coupe lithologique, seules les mesures effectuées au sein des argiles marno-calcaires et des

marnes sableuses sont retenues, du fait que les 1 à 2 premiers mètres du sous-sol vont être excavés lors

des travaux. Au sein de chaque forage et des différentes couches lithologiques prospectées, sont

calculés les moyennes, les écart-types et les coefficients de variation des modules pressiométriques

(Em) et des pressions limites (Pl) mesurés (Tableau 1.4).

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Couches Propriétés ^Moyenne

(MPa)

Ecart-Type

(MPa)

Coefficient de

Variation (%)

Nombre de

mesures

Argile Marno

Calcaire

Em 36,2 35,2 97

6

Pl 1,9 1,3 66

Marne Sableuse ^{Em 67,3 42,5 63} 15

Pl 3,3 0,8 20

Tableau 1.4 : Variabilité des propriétés mécaniques mesurées

L’analyse du Tableau 1.4 montre qu’à l’échelle du site, les argiles ainsi que les marnes présentent de

fortes variations de leurs valeurs de module pressiométrique dispersées, tout comme les pressions

limites mesurées au sein des argiles. Ces variations indiquent qu’au sein d’une même couche

lithologique, en fonction du paramètre mécanique étudié, les plages de mesure peuvent être

importantes, révélant des niveaux de résistance plus ou moins important pour une même entité

lithologique. Seules des pressions limites mesurées dans les marnes présentent une plus grande

homogénéité. Du fait que seuls 5 points de mesures sont réalisés pour chaque forage, l’analyse de la

variabilité des mesures pour chacun d’eux n’est possible que pour la couche de marne sableuse (la

couche d’argile ne présentant que 1 ou 2 mesure par sondage). Cette analyse de la variabilité des

mesures des propriétés mécaniques de la couche de marne sableuse au sein de chaque sondage est

synthétisée par le Tableau 1.5.

Sondages : SP1 SP2 SP3 SP4

Propriétés

mécaniques ^Moyenne

C.V.

(%) ^Moyenne

C.V.

(%) ^Moyenne

C.V.

(%) ^Moyenne

C.V.

(%)

Em 87 72 56 13 54 70 72 25

Pl* 2,9 40 3,7 17 3,4 16 3,5 0

Tableau 1.5 : Variabilité des propriétés mécaniques au sein d'une couche lithologique pour chaque sondage.

Attribuer une valeur représentative pour une couche lithologique supposée homogène et qui ne l’est

vraisemblablement pas pose de sérieux problèmes de choix. Une analyse complémentaire nécessiterait

de choisir un paramètre physique ou mécanique complémentaire pour faire la distinction entre les

différentes couches lithologiques qui sont supposées être homogènes.

Dans le document Comparaison et couplage de méthodes géophysiques pour l'amélioration des reconnaissances des sols dans les projets géotechniques en milieu périurbain (Page 39-44)