Recommandations de l’AFTES présenté par Gianpino Walter BIANCHI (SEA Consulting) et Jean PIRAUD (ANTEA), animateurs du Groupe de travail GT32-2 Ce document a été réalisé avec

Caractérisation des incertitudes et des risques

géologiques, hydrogéologiques et géotechniques

GT32R2F1

www.aftes.asso.fr

ASSOCIATION FRANÇAISE DES TUNNELSET DE L’ESPACE SOUTERRAIN

Organisation nationale adhérente à l’AITES

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RECOMMANDATION DE L’AFTES N°GT32.R2F1 M

274 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°232 - Juillet/Août 2012

Recommandation sur la caractérisationdes incertitudes et des risques géologiques,

hydrogéologiques et géotechniques

Texte présenté par Gianpino Walter BIANCHI (SEA Consulting) et Jean PIRAUD (ANTEA), animateurs du Groupe de travail GT32-2

Ce document a été réalisé avec la collaboration de : Alain ROBERT (CETU) et Emmanuel EGAL (BRGM)

et les contributions de : François BERBET (Bouygues Construction), Lorenzo BRINO (LTF), Gilbert CASTANIER (EDF), Yves CHAMEROIS (SNCF), Daniel COLLOMB (BG Ing. Conseils),

Michel DUCROT (Eiffage TP), Elisabeth DEMAS (Coyne & Bellier), Denis FABRE (CNAM), Stefano FUOCO (SWS), Cédric GAILLARD (CETU), Bernard GAUDIN (Egis Tunnels), Jean-Louis GIAFFERI (Expert Géologue), Patrick LACOMBE (SNCF), Hervé LE BISSONNAIS (Terrasol), Nathalie MONIN (LTF),

Patrick PIERRON (Géo-CSP), Christian PLINE (Geodata), Jacques ROBERT (Arcadis), Adrien SAITTA (Egis Tunnels), Hubert TOURNERY (Egis Tunnels), Philippe VASKOU (Géostock), Christophe VIBERT (Coyne & Bellier)

Sont à remercier pour leur participation à la relecture du document :Andrew BOURGET (Egis Tunnels), Roger COJEAN (Ecole des Mines-ParisTech), Jean-Louis DURVILLE (CGEDD), Attilio EUSEBIO (Geodata),

Jean-Bernard KAZMIERCZAK (Ineris), Georg SCHAEREN (Norbert) et Thierry YOU (Géostock)

1 - Objet de la Recommandation- . . . . . . . . . . . . . . . . . .277-

1.1 - Constat de la situation actuelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277

1.2 - Délimitation du champ de la Recommandation . . . . . . . . . .277

1.3 - Objectifs visés par la Recommandation . . . . . . . . . . . . . . .277

2 - Terminologie- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278-

2.1 - Vocabulaire adopté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278

2.2 - Commentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279

3 - Méthodologie du management des risques- . . . . . . .281-

Avertissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281

3.1 - Bilan des connaissances et des incertitudes géotechniques .282

3.2 - Appréciation des risques géotechniques . . . . . . . . . . . . . . .283

3.3 - Traitement du risque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .286

4 - Application de l’analyse des risques à chaque phase-du projet- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287-

4.1 - Correspondance entre missions d'ingénierie géotechnique et Loi MOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287

4.2 - Conduite générale des études . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288

4.3 - Phase études préliminaires (EP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289

4.4 - Phase avant-projet (AVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289

4.5 - Phase projet (PRO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .290

4.6 - Phase assistance au contrat de travaux (ACT) . . . . . . . . . .290

4.7 - Cas de la conception / construction ou autres processus de dévolution anticipés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .291

5 - Bibliographie- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .292-

6 - Annexes- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293-

1 - Correspondance avec les textes existants . . . . . . . . . . . . . . .293

2 - Qualité des données et fiabilité des interprétations . . . . . . . .295

3 - Elaboration du modèle géologique et représentation graphiquedes incertitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300

4 - Incertitudes et risques hydrogéologiques . . . . . . . . . . . . . . .307

5 - Incertitudes et risques liés aux paramètres géotechniques .309

6 - Récapitulation des sources de risque . . . . . . . . . . . . . . . . . .310

7 - Méthodes de quantification des risques . . . . . . . . . . . . . . . . .312

8 - Liste des sigles et abréviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314

Les réflexions de l’AFTES sur les risques liés au sous-sol ont suscité l’intérêt du Comité Français de Mécanique des Sols et de Géotechnique (CFMS), du ComitéFrançais de Mécanique des Roches (CFMR) et du Comité Français de Géologie de l’Ingénieur et de l’environnement (CFGI). A leur demande, ces trois comités ont étéassociés à une relecture de la présente recommandation et ont proposé des modifications. Ils considèrent en effet que ce texte, bien que rédigé dans l’optique « ouvrages souterrains », peut être facilement utilisé ou adopté pour d’autres types d’ouvrages fortement conditionnés par les risques liés au sous-sol.

Le texte qui suit a été validé par le Comité technique de l’AFTES le 23/07/12.

L'AFTES recueillera avec intérêt toute suggestion relative à ce texte.

Synthèse

274a302RECO FR_Mise en page 1 23/08/12 14:23 Page274

275

M

TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°232 - Juillet/Août 2012

RECOMMANDATION DE L’AFTES N°GT32.R2F1

Synthèse

Objet de la recommandation

La présente Recommandation se place dans la continuité des travaux anté-

rieurs de l’AFTES qui s’intéressaient aux problèmes posés par les incertitudes

propres aux travaux souterrains :

• la Recommandation du GT1 sur la « Caractérisation des massifs rocheux » (2003),

• celle du GT32 lui-même, qui avait déjà réfléchi à la « Prise en compte des

incertitudes géologiques dans les DCE » (GT32-1 2004),

• celle du GT25, consacrée aux bonnes pratiques en matière de maîtrise des

coûts et de contractualisation des projets (2007).

Elle se justifie par le fait qu’il n’existe pas encore de méthodologie partagée

pour caractériser les incertitudes géotechniques, ni pour encadrer les analyses

de risques, et parce que les nouveaux types de contrats (conception-construc-

tion, PPP, concession…) ont parfois conduit à des dérives et des illusions quant

aux modes d’affectation de ces risques.

Or l’AFTES est convaincue que les incertitudes et risques géotechniques

affectant les projets d’ouvrages souterrains doivent être identifiés, représentés

et évalués aussi tôt et objectivement que possible. Pour en maîtriser les effets,

les méthodes constructives et leur mode de rémunération doivent être expli-

cités dans le DCE, puis validés par les deux parties avant signature du marché

de travaux. Le but de la Recommandation est donc d’inciter tous les acteursà prévoir à l’avance des moyens nécessaires pour faire face aux évène-ments géotechniques incertains, afin que leur survenance impacte lemoins possible le coût et le délai de réalisation de l’ouvrage.

Le terme « géotechnique » est employé ici au sens large et englobe tout ce

qui touche à la géologie, l’hydrogéologie et la géotechnique stricto sensu.

Il peut être étendu par analogie aux « risques anthropiques » liés aux vieilles

fondations, galeries, puits et vestiges divers. De même, les risques induits

par les travaux souterrains sur le bâti avoisinant (objet du GT16 de l’AFTES)

pourraient relever d’une démarche analogue.

Terminologie

Pour éviter des malentendus très fréquents, l’AFTES a pris le parti de préconiser

l’emploi strict et exclusif de la terminologie qui a été définie au niveau

international, en français et en anglais, par deux normes ISO :

• ISO 31000 : 2009 (F) – « Management du risque - Principes et lignes

directrices ».

• ISO : Guide 73 : 2009 (E / F) – « Management du risque - Vocabulaire ».

Ce vocabulaire, non spécifique à la géotechnique, est détaillé au chapitre 2 de

la Recommandation ; il comprend une quinzaine de termes dont l’acception

diffère parfois de ce que chacun croit être le langage courant, mais dont

l’emploi permet d’éviter l’introduction de nouvelles définitions, qui ne feraient

que rajouter à la confusion.

A titre d’exemple, le risque est défini comme l’effet de l’incertitude sur l’atteinte

des objectifs ; le niveau (gravité) de ce risque résulte d’une combinaison entre

la vraisemblance de l’évènement considéré et ses conséquences.

Méthodologie du management des risques

L’AFTES considère que l’étude des incertitudes et risques géotechniques

est un processus itératif, qui doit être répété à la fin de chaque phase du

projet (par exemple EP, AVP, PRO…), avant de passer à la phase suivante.

En effet, c’est sur la base de cette étude, et des conclusions qu’en tirera

le maître d’ouvrage quant aux risques qu’il veut ou non assumer, que le

maître d’œuvre décidera de lancer des reconnaissances complémentaires,

de modifier le projet, de changer de méthode d’exécution, etc.

Cette démarche suppose impérativement d’avoir fait des reconnaissances

géotechniques suffisantes (même en cas de consultation anticipée des entre-

prises), car on ne peut pas affecter ou partager de manière loyale des risques

qui n’auraient pas été correctement caractérisés auparavant. Elle comprend

trois séquences successives, qui sont à répéter à chaque phase du projet, et

qui sont schématisées sur le logigramme de la Figure 1 (page 281) :

- Le bilan des connaissances et incertitudes géotechniques,

- L’appréciation des risques qui en découlent,

- Le traitement de ces risques.

a) Bilan des connaissances et des incertitudes. Cette séquence recouvre en

grande partie, en la complétant, l’établissement des cahiers A et B définis dans

la première Recommandation du GT32 ; elle comprend quatre étapes :

• La compilation des données factuelles, qu’elles aient été acquises spéci-

fiquement pour le projet ou qu’elles proviennent de chantiers antérieurs ou

de publications (c’est le cahier A) ;

• L’analyse de la fiabilité des données, qui aboutit à retenir ou écarter

certaines données pour établir les modèles géologiques et hydrogéologiques,

et définir le contexte géotechnique ; cette analyse critique est à effectuer et

consigner au début du cahier B ;

• la rédaction du Mémoire de synthèse géotechnique (MSG), complété par

le Profil en long géotechnique, l’ensemble constituant le cahier B ;

• enfin, l’établissement du Registre des incertitudes géotechniques, qui est

en quelque sorte le « négatif » du MSG ; ce registre récapitule toutes les

inconnues et incertitudes sans analyser leurs conséquences en termes de

génie civil ; il constitue le dernier chapitre du MSG.

b) Appréciation des risques. Cette séquence peut être enclenchée dès que

l’on a une première idée du mode de construction de l’ouvrage, c’est-à-dire

une première esquisse du Mémoire de conception (cahier C). Elle se décom-

pose en trois étapes :

• L’identification des risques, qui consiste à passer en revue toutes les

incertitudes et à imaginer leurs conséquences positives ou négatives sur

les conditions de réalisation de l’ouvrage ; cette étape s’appuie sur


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l’expérience d’ouvrages antérieurs dans des terrains analogues, avec

recherches bibliographiques et consultation d’experts ;

• L’analyse des risques, qui consiste à quantifier au mieux (sinon à qualifier)

la vraisemblance des évènements incertains et la gravité de leurs consé-

quences en terme de coût, délai, sécurité du chantier, impact environne-

mental... Comme les conséquences d’un évènement peuvent affecter

différemment plusieurs objectifs, le niveau de risque qui en résulte varie

selon les objectifs et priorités définis par le maître d’ouvrage. Pour illustrer

cette analyse, on utilise souvent une matrice à deux entrées (vraisemblance *

conséquences) avec des coefficients multiplicateurs.

• L’évaluation du risque consiste à comparer les résultats de l’analyse

précédente avec les critères d’acceptabilité définis par le maître d’ouvrage ;

elle permet de déterminer les risques nécessitant un traitement pour ramener

leur gravité à une valeur acceptable.

c) Traitement des risques. Cette séquence consiste à réduire l’importance

d’un risque, voire à le supprimer en agissant sur un ou plusieurs leviers :

réduction de la vraisemblance par de nouvelles reconnaissances, réduction

des conséquences par modification du tracé, du profil, des méthodes, etc.

Après application de ces mesures, le niveau du risque est à nouveau évalué

et comparé aux critères du maître d’ouvrage, et ainsi de suite.

Ce processus d’analyse itératif conduit à modifier et compléter à chaque fois

le cahier C, notamment si des reconnaissances complémentaires ont été lan-

cées pour tenter de réduire certaines incertitudes. Afin d'assurer la traçabilité

des études, il convient d'établir et de tenir à jour un « Registre des risques »,

dans lequel sont reportées toutes les actions de traitement mises en œuvre

avec leurs résultats escomptés.

Application de la méthodologie à chaque phase du projet

Le chapitre 4 de la Recommandation a pour but d’expliquer comment la métho-

dologie exposée ci-dessus s’applique à un projet classique régi par la loi MOP,

avec consultation des entreprises au stade Projet. On rappelle d’abord la

correspondance entre les phases d’études selon la loi MOP et les missions

d’ingénierie géotechnique définies par la norme NFP 94-500. Le processus

d’étude des risques est ensuite décliné pour chaque phase du projet :

a) En phase Etudes préliminaires (EP). Cette phase, qui coïncide avec la mission

géotechnique (G11) de la norme, comporte un inventaire et une identification

complète des incertitudes et risques du projet, en s’inspirant de l’expérience

de travaux antérieurs (c’est un travail d’expertise). Les documents résultants

comprennent, outre le Dossier d’études préliminaires prévu par la loi MOP :

• une fiche dûment renseignée pour chaque risque identifié,

• le Registre des incertitudes et le Registre des risques potentiels pour le

chantier,

• le programme des actions de traitement à entreprendre, notamment des

reconnaissances géologiques, hydrogéologiques et géotechniques.

b) En phase Avant-projet (AVP). Cette phase comprend à la fois une Etude

géotechnique d’Avant-projet (G12) et une première Etude géotechnique de

projet (G2), en vue d’une première estimation du coût de l’ouvrage. Le modèle

géologique issu des reconnaissances permet de bien identifier les conditions

géotechniques qui peuvent être source de risque et les principes généraux

pour en limiter les conséquences (adaptation du tracé, du profil en long,

lancement d’une galerie de reconnaissance, dispositions constructives plus

robustes…). Ces analyses conduisent à remettre à jour le Registre des risques.

c) Phase Projet (PRO). Cette phase comprend une actualisation de l’étude

géotechnique de projet (G2), en vue d’aboutir à un projet bien défini. Doivent

être décidées les investigations à prévoir à l’avancement, les valeurs-seuils

associées aux méthodes d’exécution (convergences, tassements, vibrations)

et les procédures d’auscultation. Comme il n’y aura plus a priori de reconnais-

sances nouvelles, le Registre des risques peut être finalisé. Il permettra au

maître d’ouvrage de prendre la mesure des risques résiduels, de vérifier leur

acceptabilité et d’arrêter sa stratégie définitive de gestion des risques et de

la transcrire dans le marché de travaux.

d) Phase Assistance au contrat de travaux (ACT). Cette phase consiste notam-

ment à transcrire les dernières versions des documents antérieurs sous la

forme des cahiers A, B et C du DCE, et à les compléter par les chapitres ou

documents relatifs à la gestion des risques. Conformément au nouveau

Fascicule 69 du CCTG (à paraître en 2012), c’est à ce stade que le maître

d’œuvre doit rédiger le Plan de management des risques, qui doit notamment

définir l’affectation des risques résiduels en accord avec le maître d’ouvrage.

Enfin, des recommandations détaillées sont données en annexe 3 sur le

processus d’élaboration des coupes géologiques, sur le type de données à

y représenter et sur la manière de figurer les incertitudes. Après avoir défini

la notion de Modèle géologique en 3D, on présente le contenu des documents

successifs à établir, à savoir la Carte d’affleurements et la Carte géologique

interprétée, le Schéma géologique de principe, puis la Coupe documentaire et

la Coupe interprétative. Enfin, on insiste sur l’importance du Profil en long

géotechnique, document récapitulatif qui est l’illustration et le complément

indissociable du Mémoire de synthèse géotechnique.


Réalésage de la descenderie de St-Martin-la-Porte suite à de grandes convergences.


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1.1 - Constat de la situation actuelle

Depuis la fin des années 1990, l’AFTES s’est beaucoup préoccupée de

l’incidence des incertitudes géologiques, hydrogéologiques et géotechniques

sur les travaux souterrains ; elle a suscité à ce sujet la création de trois groupes

de travail :

• Le GT1 (Caractérisation des massifs rocheux), qui a défini un mode de

description semi-quantitatif des massifs rocheux dans une optique de

travaux souterrains ; ses recommandations ont été publiées en 2003 1 [1] ;

• Le GT32, qui dans sa première configuration (dite GT32-1) a proposé une

méthodologie pour prendre en compte ces incertitudes dans les Dossiers

de Consultation des Entreprises (DCE), notamment en instituant les cahiers

A, B et C dont le contenu est rappelé au § 4.6 (Recommandations publiées

en 2004) [2] ;

• Enfin, le GT25 (Maîtrise des risques et contractualisation), qui a examiné tout

ce qui pouvait favoriser une bonne maîtrise du coût des projets et a formulé

à cette fin un ensemble de recommandations à l’attention de tous les acteurs

(texte publié en 2007) [3].

Cependant, il apparaît à l’expérience que la situation reste encore peu satis-

faisante pour tout ce qui touche à la caractérisation des incertitudes, imprévus

et risques liés au sous-sol :

• La représentation graphique de ces incertitudes sur les coupes géologiques

est souvent incomplète, ambiguë ou carrément absente ;

• Dans les rapports, la description des incertitudes est souvent insuffisante,

qu’elles portent sur les propriétés géotechniques (dispersion naturelle), sur

la localisation des évènements (passage de failles) ou sur la fréquence des

phénomènes aléatoires (traversée de karsts) ;

• Souvent, le maître d’œuvre d’un projet d’ouvrage souterrain ne dispose pas

en son sein d’une capacité d’ingénierie géotechnique suffisante, alors qu’il

s’agit d’une composante indispensable pour mettre au point et gérer un

contrat de travaux ;

• Il n’y a pas de méthodologie reconnue et univoque pour prendre en compte

ces incertitudes dans les rapports dits « Analyse des risques », qui sont

devenus courants pour les projets de tunnels et sont même rendus quasi-

obligatoires par les assureurs internationaux (cf. ITIG, 2006) [9];

• Les nouveaux modes de contractualisation, notamment avec consultation

précoce des entreprises, ont fait naître parfois l’illusion que le maître

d’ouvrage pourrait ainsi transférer à l’entreprise la plupart des risques du

sous-sol, voire alléger l’effort de reconnaissance qui lui incombe. En réalité,

il n’en est rien : même en cas de consultation précoce, on ne peut procéder

à une analyse sérieuse et à un partage équitable des risques que sur la base

d’investigations géotechniques approfondies.

Face à ce constat, l’AFTES a réactivé en 2009 le groupe de travail GT32, en

vue de définir une méthodologie pour identifier et représenter au mieux les

incertitudes du sous-sol, puis analyser et traiter les risques qui en découlent

pour les projets souterrains.

1.2 - Délimitation du champ de la Recommandation

La présente recommandation porte sur les incertitudes et risques géologiques,

hydrogéologiques et géotechniques. Si ces trois termes ont été volontaire-

ment conservés dans le titre, c’est pour bien souligner que dans un projet de

tunnel, l’analyse des risques doit faire appel à des expertises multiples situées

au croisement des sciences de la Terre et des sciences physiques (Géologie,

Géologie de l’ingénieur, Hydrogéologie, Mécanique des sols, Mécanique des

roches…). Cependant, dans le corps du texte, on parlera plus simplement de

« risques géotechniques », cet adjectif étant alors employé au sens large qui

est le sien dans l’expression anglaise « Geotechnical Engineering », qui recou-

vre tous les volets liés au sous-sol.

Les problèmes posés par les vestiges anthropiques (pieux, puits, galeries et

ouvrages anciens…) qui entourent un ouvrage souterrain en projet ou en

construction relèvent d’une démarche tout à fait analogue, car ils présentent

eux aussi des incertitudes difficiles à lever quant à leur localisation, leur état

et leur comportement. L’AFTES considère que les « risques anthropiques » liés

à ces vestiges peuvent être traités selon la même méthodologie que celle qui

va être proposée pour les risques géotechniques.

L’approche de la présente recommandation doit également être appliquée aux

incertitudes et risques liés aux avoisinants. Ce terme désigne les ouvrages et

immeubles voisins ainsi que leurs fondations ; ces ouvrages, situés dans la

Zone d’Influence Géotechnique (ZIG), peuvent soit affecter l’ouvrage à

construire (en créant des hétérogénéités ou des reports de charge, par exem-

ple), soit le plus souvent être affectés par lui (tassements ou fissuration du

bâti, vibrations…). Cette approche sera complétée dans la Recommandation

en cours d’élaboration par le groupe de travail GT16 de l’AFTES (« Effets des

tassements et vibrations sur le bâti »).

Enfin, la présente recommandation ne traite pas de la gestion contractuelle

des risques, ni de leur partage éventuel et de leur rémunération en cours de

travaux. Ces aspects sont du ressort du GT25 (« Contractualisation »), qui a

été relancé en 2010 et dont les travaux se situent à l’aval du GT32.

1.3 - Objectifs visés par la Recommandation

Les incertitudes et risques géotechniques affectant les projets d’ouvrages sou-

terrains doivent être identifiés, représentés et évalués aussi tôt et objective-

ment que possible. Pour en maîtriser les effets, les méthodes constructives et

leur mode de rémunération doivent être explicités dans le DCE, puis validés

par les deux parties avant signature du marché de travaux. Le but recherché


1 - Objet de la recommandation-

1 La recommandation publiée en 2003 (TOS N°177) a remplacé une précédente recommandation, sensiblement plus sommaire, publiée en 1978 (TOS N°28).


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est d’inciter tous les acteurs à prévoir à l’avance des moyens et procéduresadaptés pour faire face aux évènements géotechniques incertains, afin queleur survenance impacte le moins possible le coût et le délai de réalisationde l’ouvrage.

Pour contribuer à cet objectif, la recommandation du GT32 vise principalement

à :

• Préciser la terminologie en matière d’incertitudes et de risques liés au

sous-sol (objet du chapitre 2) ;

• Etablir une méthodologie pour l’étude des risques (chapitre 3) ;

• Situer la place de ces analyses de risques dans le déroulement des projets

selon les procédures françaises classiques, en particulier celles régies par

la loi MOP (Maîtrise d’Ouvrage Publique), depuis les études préliminaires

jusqu’à la préparation du DCE (chapitre 4) ;

• Faire des propositions en vue d’améliorer certaines pratiques et outils néces-

saires comme l’analyse de la fiabilité des reconnaissances, la représentation

graphique des incertitudes sur les coupes géologiques, etc. (cf. annexes).

Ainsi, les annexes 1 à 7 associées au présent document regroupent un ensem-

ble de préconisations portant sur des points particuliers non traités dans le

texte de la Recommandation avec le degré de détail requis. Ces préconisations

n’interfèrent pas avec la démarche générale exposée dans le corps du texte,

mais doivent être considérées comme des aides ou des outils utiles à sa mise

en application. Elles portent sur les points suivants :

1 - Correspondance de la Recommandation du GT32.R2F1 avec les textes

existants

2 - Qualité des données et fiabilité des interprétations

3 - Elaboration du modèle géologique et représentation graphique des

incertitudes

4 - Incertitudes et risques hydrogéologiques

5 - Incertitudes et risques liés aux paramètres géotechniques

6 - Récapitulation des sources de risque

7 - Méthodes de quantification des risques


2 - Terminologie-

2.1 - Vocabulaire adopté

Comme l’ont montré les premières discussions du groupe de travail, chaque

ingénieur a une acception particulière de termes tels que : incertitude, aléa,

risque, etc. ; chacun leur attribue un sens plus ou moins inspiré du langage

courant, tout en étant persuadé que cette acception est comprise par tous de

la même manière. Or c’est loin d’être le cas, d’où des malentendus permanents

en la matière.

Il a donc paru indispensable d'adopter un référentiel très strict et le plus partagé

possible. C'est pourquoi il a été convenu de se baser sur les définitions ISO,

largement reconnues au niveau international. Le texte de la présente

Recommandation utilise donc strictement le vocabulaire défini dans une norme

et un guide ISO :

• ISO 31000 : 2009(F) – « Management du risque - Principes et lignes

directrices » [10].

• ISO : Guide 73 : 2009 (E / F) – « Management du risque - Vocabulaire » [11].

Ci-dessous sont reprises, en italique gras, les définitions des principaux termes

empruntés aux documents ISO ; les notes mentionnées en italique maigre

appartiennent également à la norme ISO. Il s'agit d'extraits (sans modification,

ni commentaire) du texte français de la norme, qui a été également publiée

en anglais.

Risque : effet de l'incertitude sur l'atteinte des objectifs→ Note 1 - Un effet est un écart, positif ou négatif, par rapport à une attente.

→ Note 5 2 - L'incertitude est l'état, même partiel, de défaut d'information

concernant la compréhension ou la connaissance d'un événement, de ses

conséquences ou de sa vraisemblance.

→ Note 2 - Les objectifs peuvent avoir différents aspects (par exemple buts

financiers, de santé et de sécurité, ou environnementaux) et peuvent concerner

différents niveaux (niveau stratégique, niveau d'un projet, d'un produit, d'un

processus ou d'un organisme tout entier).

→ Note 3 - Un risque est souvent caractérisé en référence à des évènements et

des conséquences potentiels ou à une combinaison des deux.

→ Note 4 - Un risque est souvent exprimé en termes de combinaison des consé-

quences d'un événement (incluant des changements de circonstances) et de

sa vraisemblance.

Source de risque : tout élément qui, seul ou combiné à d'autres, présenteun potentiel intrinsèque d'engendrer un risque.

Appréciation du risque : ensemble du processus d'identification du risqueet d'évaluation du risque.

Identification des risques : processus de recherche, de reconnaissance etde description des risques.→ Note 1 - L'identification des risques comprend l'identification des sources

de risques, des évènements, de leurs causes et de leurs conséquences

potentielles.

→ Note 2 - L'identification des risques peut faire appel à des données

historiques, des analyses théoriques, des avis d'experts et autres

personnes compétentes et tenir compte des besoins des parties

prenantes.

2 Les numéros de notes figurant dans la norme ISO ont été conservés, même s’il est apparu plus logique d'en modifier l'ordre de présentation.


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Événement : occurrence ou changement d'un ensemble particulier de circonstances.→ Note 1 - Un événement peut être unique ou se reproduire et peut avoir

plusieurs causes.

→ Note 2 - Un événement peut consister en quelque chose qui ne se produit pas.

→ Note 3 - Un événement peut parfois être qualifié « d'incident » ou « d'accident ».

Analyse du risque : processus mis en œuvre pour comprendre la natured'un risque et pour déterminer le niveau de risque.→ Note 1 - L'analyse du risque fournit la base de l'évaluation du risque et les

décisions relatives au traitement du risque.

Niveau de risque : importance d'un risque ou d'une agrégation de risquesexprimée en termes de combinaison des conséquences et de leur vraisemblance.

Conséquence : effet d'un événement affectant les objectifs.→ Note 1 - Un événement peut engendrer une série de conséquences.

→ Note 2 - Une conséquence peut être certaine ou incertaine et peut avoir des

effets positifs ou négatifs sur l'atteinte des objectifs.

→ Note 3 - Les conséquences peuvent être exprimées de façon qualitative ou

quantitative.

→ Note 4 - Des conséquences initiales peuvent déclencher des réactions en

chaîne.

Vraisemblance : probabilité que quelque chose se produise.→ Note 1 - Dans la terminologie du management du risque, le mot

« vraisemblance » est utilisé pour indiquer la possibilité que quelque chose

se produise, que cette possibilité soit définie, mesurée ou déterminée de

façon objective ou subjective, qualitative ou quantitative, et qu'elle soit

décrite au moyen de termes généraux ou mathématiques (telle une

probabilité ou une fréquence sur une période donnée).

→ Note 2 - Le terme anglais « likelihood » (vraisemblance) n'a pas d'équivalent

direct dans certaines langues et c'est souvent l'équivalent du terme

« probability » (probabilité) qui est utilisé à la place. En anglais cependant

le terme « probability » (probabilité) est souvent limité à son interprétation

mathématique. Par conséquent, dans la terminologie du management

du risque, le terme vraisemblance est utilisé avec l'intention qu'il fasse

l'objet d'une interprétation aussi large que celle dont bénéficie le terme

« probability » (probabilité) dans de nombreuses langues autres que

l'anglais.

Évaluation du risque : processus de comparaison des résultats de l'analysedu risque avec les critères de risque afin de déterminer si le risque et/ouson importance sont acceptables ou tolérables.→ Note 1 - L'évaluation du risque aide à la prise de décision relative au traitement

du risque.

Critères de risque : termes de référence vis à vis desquels l'importance durisque est évaluée.→ Note 1 - Les critères de risques sont fondés sur des objectifs de l'organisme

ainsi que sur le contexte externe et interne.

→ Note 2 - Les critères de risques peuvent être issus de normes, de lois,

de politiques, et d'autres exigences.

Traitement du risque : processus destiné à modifier un risque.→ Note 1 - Le traitement du risque peut inclure :

- un refus du risque en décidant de ne pas démarrer ou poursuivre l'activité

porteuse du risque ;

- l'élimination de la source du risque ;

- une modification de la vraisemblance ;

- une modification des conséquences ;

- un partage du risque avec une ou plusieurs autres parties (incluant des

contrats et un financement du risque) ;

- un maintien du risque fondé sur un choix argumenté.

→ Note 2 - Les traitements du risque portant sur les conséquences négatives

sont parfois appelées « atténuation du risque », « élimination du risque »,

« prévention du risque » et « réduction du risque ».

Risque résiduel : risque subsistant après le traitement du risque.→ Note 1 : Un risque résiduel peut également être appelé « risque pris ».

2.2 - Commentaires

2.2.1 - Exemple de risque : cas d’un tunnelier en roche dure

Les définitions listées au § 2.1 ci-avant, strictement extraites de la norme

ISO 31000, ne sont pas très intuitives et nécessitent une certaine pratique

pour devenir familières. Pour aider à l'appropriation de ces termes, un exemple

(simplifié) de risque illustrant l'emploi des principaux termes est présenté

ci-après.

Soit un projet de tunnel à réaliser au moyen d'un tunnelier dans une seule

unité géologique constituée d'une roche dure très peu fracturée. La conception

du tunnelier repose, pour partie, sur la valeur de la résistance à la compression

simple de la matrice rocheuse ; celle-ci est déterminée à partir d'essais

de laboratoire effectués sur des échantillons prélevés dans des sondages

carottés.

La source du risque est une sous-estimation de la valeur de la résistance à

la compression simple.

L'évènement redouté est l'occurrence d'une ou plusieurs zones de terrain où

l'abattage se révèlerait beaucoup plus difficile qu'attendu, en raison d’une

valeur de résistance en compression simple sensiblement plus élevée que

prévu.

Les conséquences de cet évènement par rapport aux attentes sont principa-

lement :

➨ la chute de la cadence d'avancement,

➨ une usure et donc une consommation d'outils plus importantes,

➨ un allongement du délai de réalisation,

➨ un surcoût induit par la surconsommation d'outils et l'allongement du délai.

Ces conséquences sont d'autant plus importantes que les zones présentant



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une valeur de résistance à la compression simple plus élevée sont longues et

nombreuses et que l'écart entre les valeurs réelles et la valeur de projet est

grand.

La vraisemblance du risque (probabilité pour que une ou plusieurs zones

présentent une valeur de résistance à la compression simple plus élevée que

la valeur retenue pour le projet) dépend de plusieurs facteurs :

➨ le nombre et la répartition des sondages carottés le long du projet,

➨ le nombre d'essais effectués (population statistique),

➨ l'homogénéité du matériau constituant l'unité géologique,

➨ la dispersion des valeurs mesurées.

La vraisemblance est d'autant plus faible que :

➨ le matériau constituant l'unité géologique concernée présente une grande

homogénéité,

➨ les sondages sont nombreux et répartis de manière adéquate sur toute

la longueur du projet,

➨ le nombre d'essais est élevé et qu’ils sont bien répartis sur tous les

sondages,

➨ la distribution statistique des valeurs mesurées présente une forte

homogénéité (courbe de Gauss très serrée).

Traitement du risque

Lors des phases d'études préliminaires, le niveau de risque est important parce

que le contexte géologique n'est que sommairement connu et l'incertitude est

très élevée. A ce stade les mesures de traitement consistent en une première

campagne de reconnaissance visant à élaborer un modèle géologique

sommaire.

Lors des phases d'études suivantes et jusqu'à la mise au point du projet, le

traitement vise à réduire la vraisemblance du risque en multipliant les sondages

et les mesures de résistance.

Lors de l'élaboration du contrat de travaux, le traitement du risque consiste

par exemple en :

➨ un choix prudent de la fourchette des valeurs de projet pour la résistance

à la compression simple : valeur maximale mesurée, moyenne majorée

d'un ou deux écarts types, etc. ;

➨ une conception également prudente du tunnelier, qui prendrait en compte

une marge supplémentaire par rapport à la valeur maximale de la résistance

à la compression simple ;

➨ éventuellement, l'abandon du creusement au tunnelier.

2.2.2 - A propos du terme « Incertitude »

Dans les documents ISO, l'incertitude est définie comme étant « … l'état,

même partiel, de défaut d'information concernant la compréhension ou la

connaissance d'un événement, de ses conséquences ou de sa vraisem-

blance. » (cf. § 2.1. Définition du Risque, Note 5). Dans la suite de la présente

Recommandation, le terme « incertitudes» (au pluriel) est utilisé selon une

acception correspondant plutôt au résultat de l'incertitude définie ci-avant,

c'est à dire pour désigner des évènements dont les occurrences (nombre et

localisation) et/ou les conditions géotechniques associées sont affectées par

cet état d'incertitude.

2.2.3 - Comparaison avec d’autres documents traitant du risque

L'annexe 1 présente une comparaison des termes utilisés dans plusieurs

documents traitant de la prise en compte des risques : la précédente Recom-

mandation du GT 32-1, le document AFNOR NF X 50-117, le « Code of Practice »

de l'ITIG, le manuel RFF pour la maîtrise des risques et les Guidelines ITA/AITES

(2004) [7].

Les tableaux d'équivalence présentés dans cette annexe révèlent une assez

bonne cohérence entre les divers documents ; cependant, il apparaît que

certains termes importants sont parfois utilisés dans des acceptions diffé-

rentes, ce qui rend nécessaire l'adoption d'une référence unique, d'où le choix

fait dans la présente Recommandation de s'en tenir strictement à la termino-

logie de l'ISO 31000 [Ref. 10 et 11].

En complément, le GT32.R2F1 propose que l'utilisation du terme « gravité »,

qui n'appartient pas au vocabulaire proposé par l'ISO 31000, soit néanmoins

admise pour qualifier l'ampleur des conséquences.

2.2.4 - Recommandation du GT32-1

Du point de vue de la forme, la précédente recommandation du GT32-1

nécessitera d'être corrigée pour être mise en conformité avec la terminologie

retenue ici (cf. Annexe 1, § 1).


Fortes venues d'eau en galerie (aménagement hydroélectrique du Pont-Ventoux).


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Avertissement

La méthodologie du management des risques définie ci-après se superpose au

processus d’étude de l’ouvrage souterrain considéré, pour constituer une démarche

unique de conception intégrant totalement la problématique des risques.

Pour conduire une telle démarche de conception, qui intègre bien l'ensemble

des enjeux (géométrie, géotechnique, méthodes de construction, coût, délai,

planification et contractualisation, etc.), il faut :

➨ que le « concepteur » en charge des études de concep-

tion soit constitué d'une équipe pluridisciplinaire

maîtrisant toutes les compétences nécessaires ;

➨ que les études soient menées de manière globale,

concomitante et interactive, sans sectorisation des

missions ;

➨ que soit appliqué un processus itératif jusqu'à

aboutissement des études de conception.

Le concepteur doit avoir toujours présent à l’esprit que

le massif environnant dans lequel est creusé l’ouvrage

est une partie de l’ouvrage lui-même, au même titre

que les éléments structuraux d’apport amenés au cours

de la construction de l’ouvrage (soutènements, revête-

ments, etc). De ce fait, pour une géométrie fonctionnelle

donnée (section d’intrados d’un profil type par exemple),

le choix de la méthode de construction et le dimension-

nement de l’ouvrage sont directement et étroitement

liés aux caractéristiques géotechniques du massif qui

seront rencontrées tout au long du projet.

L’inadaptation éventuelle des méthodes de construction

vis-à-vis des conditions géotechniques effectivement

rencontrées peut avoir des conséquences extrêmement

pénalisantes. C’est la raison essentielle pour laquelle,

lors des études d’un projet de tunnel, la partie génie

civil ne peut et ne doit jamais être dissociée de la par-

tie géotechnique : les deux sont nécessairement

étroitement imbriquées, et ceci dès les études prélimi-

naires.

La méthodologie de management des risques géotech-

niques que l’AFTES recommande d’appliquer aux études

comporte trois grandes phases :

• L’établissement d’un Bilan des connaissances géo-

logiques, hydrogéologiques et géotechniques (§ 3.1) ;

• L’Appréciation des risques géotechniques à partir

de la synthèse des données ; cette phase comporte

elle-même trois étapes : identification, analyse et éva-

luation des risques (§ 3.2) ;

• Le Traitement des risques géotechniques (§ 3.3).

L’ensemble de ces opérations est schématisé sur le

logigramme ci-contre (fig. 1).

Il convient de souligner que la démarche de Management des Risques

proposée ici est applicable à toutes les étapes d'un projet, et qu'il s'agit d'un

processus itératif à conduire tout au long du déroulement des études.


3 - Méthodologie du management des risques-

Figure 1 - Logigramme de synthèse de méthodologie de management du risque.


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3.1 - Bilan des connaissances et des incertitudes géotechniques

Le bilan des connaissances et des incertitudes géologiques, hydrogéologiques

et géotechniques peut être assimilé à la phase de « Présentation des données

géotechniques dans le Mémoire de Synthèse», telle que décrite dans la

première recommandation du GT32-1 de l’AFTES [2] ; cette phase comporte

elle-même quatre étapes :

• Présentation des données brutes disponibles ;

• Appréciation de leur fiabilité ;

• Synthèse et interprétation ;

• Récapitulation (« registre ») des incertitudes et notamment des lacunes de

connaissance.

3.1.1 - Présentation des données brutes disponibles

Au cours de cette première étape, il faut procéder à un recensement aussi

exhaustif que possible de toutes les données documentaires, qu'elles soient

d'ordre géologique, hydrogéologique et géotechnique, ou qu'elles concernent

des chantiers effectués dans des terrains similaires ; s'y ajoutent bien sûr les

résultats des investigations spécifiques conduites dans le cadre du projet.

Il faut indiquer clairement la nature et la quantité de données disponibles, leur

distribution, leur provenance et leur date d’acquisition. Par exemple, la carte

des affleurements ainsi que la carte géologique, établies selon les recomman-

dations décrites dans l'annexe 3, font partie intégrante des données brutes à

prendre en compte.

Pour ce qui concerne les paramètres géotechniques, et en référence à la

Recommandation du GT1 de l'AFTES relative à la caractérisation des massifs

rocheux, ces données brutes sont en fait les valeurs significatives issues

des reconnaissances (par valeurs significatives, on entend les valeurs

mesurées par les essais, dont ont été écartées, après justification, les valeurs

non représentatives).

Le mode de rendu de ces données est important. On privilégiera une présen-

tation sous forme de tableaux et d'histogrammes de valeurs regroupant par

exemple les données qui concernent des terrains ou des faciès identiques.

D'une manière générale, le nombre total des mesures pour chaque sorte de

paramètres doit toujours être mentionné. En sus de la synthèse, la totalité des

données brutes doit pouvoir être mise à disposition des intervenants sur le

projet, y compris les valeurs classées comme non représentatives.

3.1.2 - Fiabilité des données

La deuxième étape consiste à faire une évaluation critique de la qualité des

différents types de données disponibles : images de télédétection, observations

de terrain, forages, investigations géophysiques, essais en laboratoire et

in situ, ouvrages de reconnaissance (puits ou galeries), retours d'expérience

d'ouvrages avoisinants, etc. Cette étape est fortement recommandée afin

de bien définir la contribution de ces données à l’élaboration du modèle

géologique, hydrogéologique et géotechnique. Il convient également d'évaluer

l'importance des lacunes de connaissance, c'est à dire de « ce qu'on ne

connaît pas ».

Cette évaluation peut être qualitative, semi-quantitative ou quantitative ; parmi

les facteurs à prendre en compte pour évaluer la fiabilité, on peut citer la com-

plexité du contexte géologique local, la nature des reconnaissances ainsi que

leur répartition et "densité" spatiale (cf. annexe 2). C’est à cette étape que l’on

peut choisir de ne pas retenir certaines données, choix qui doit être dûment

justifié, à l’exemple d’un dossier type GBR (Geotechnical Baseline Report).

3.1.3 - Synthèse et interprétation

La 3 ème étape consiste, sur la base des connaissances disponibles à ce stade,

à établir un modèle géologique, hydrogéologique et géotechnique qui restitue

l’idée que se fait le concepteur du contexte géologique et des conditions de

réalisation attendues. Ce modèle est destiné à se préciser et s'enrichir au fur

et à mesure du développement des reconnaissances. La présentation de ce

modèle comporte l’établissement de deux types de documents :

• un rapport, où sont exposées les hypothèses que le concepteur considère

comme les plus vraisemblables à l'issue de son analyse de toutes les

données. Ce rapport doit comporter des chapitres détaillés et distincts sur

la Géologie, l’Hydrogéologie et la Géotechnique ;

• des documents graphiques : modèles géologique et hydrogéologique et

surtout profil en long géotechnique prévisionnel, le tout complété par des

coupes transversales autant que nécessaires et, le cas échéant, par une

coupe horizontale au niveau du projet.

C'est dans ces documents que les incertitudes d'interprétation sont signalées,

notamment sur les éléments graphiques (cf. annexe 3). Le profil en long

géotechnique prévisionnel présente, conformément à la Recommandation du

GT1 de l'AFTES, un découpage de l'ouvrage en tronçons ou sous-ensembles

géotechniques réputés homogènes sur toute leur longueur du point de vue

des diverses applications au projet : conception, dimensionnement, méthodes

de construction, etc. Ce profil en long comporte également des informations

concernant la variabilité des paramètres au sein de chaque sous-ensemble,

telles que :

• la dispersion des paramètres, afin de permettre la mise au point des

méthodes (excavation, marinage, soutènement, etc.) ;

• les valeurs caractéristiques (au sens du GT1) retenues pour les différentes

grandeurs géotechniques. Ces valeurs peuvent être différentes selon la pro-

blématique considérée (abattage, soutènement, convergence, tassements,

etc.) ;

• les fourchettes de variation des principaux paramètres.

Dans les cas où les incertitudes géologiques peuvent conduire à des

modèles géologiques significativement différents entre eux, il est recom-

mandé de proposer, au droit des zones incertaines, deux profils en long

géotechniques prévisionnels correspondant aux deux hypothèses les plus

contrastées, la situation réelle pouvant se situer entre les deux. L'étude des

risques sera effectuée en parallèle sur les deux profils en long. Si néces-

saire, le ou les profil(s) prévisionnel(s) peuvent être complété(s) par des

schémas explicatifs jugés utiles pour la bonne compréhension du contexte

géologique.



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3.1.4 - Registre des incertitudes géotechniques

La 4 ème étape consiste à récapituler les incertitudes décelées à l'issue de

l'opération précédente et à les regrouper dans un « Registre des incertitudes » 3.

A titre d'illustration, la liste (non exhaustive) ci-dessous présente les principales

incertitudes susceptibles de figurer dans ce registre :

⇒ incertitudes correspondant aux lacunes de connaissance géologiques,

hydrogéologiques et géotechniques : elles concernent les zones où le

niveau de connaissance est insuffisant pour proposer un modèle fiable ;

⇒ incertitudes portant sur la localisation d'évènements certains, par exemple

des contacts entre formations géologiques ou entre faciès différents

au sein d'une même formation, zones singulières telles que failles,

chevauchement, zones de cisaillement, etc. ;

⇒ incertitudes portant sur les conditions géotechniques (extension, nature et

caractéristiques des matériaux constitutifs, hydrogéologie, etc.) associées

à des évènements certains et éventuellement sur leur localisation (par

exemple des zones singulières bien identifiées par ailleurs : failles, etc.) ;

⇒ incertitudes sur l'occurrence d'évènements incertains (possibles ou pro-

bables) bien identifiés, mais dont le nombre, la localisation ou les conditions

géotechniques associées ne sont pas connues, par exemple : des zones

singulières (failles, etc.), des zones à fortes irruptions d'eau, des karsts ou

des filons de quartz, etc. ;

⇒ incertitudes résultant de la dispersion (variabilité) naturelle des propriétés

du terrain.

Ce Registre des incertitudes se limite à un recensement des incertitudes déce-

lées, sans en analyser les conséquences. Il doit porter sur l'ensemble de la

Zone d'Influence Géotechnique (ZIG) qui est spécifique à chaque site et à

chaque ouvrage projeté. Cette zone, définie dans la NF P 94-500 [8], corres-

pond au volume de terrain au sein duquel il y a interaction entre l'ouvrage (du

fait de sa réalisation ou de son exploitation) et l'environnement (sol, nappe

phréatique, ouvrages et bâtiments environnants, etc.). L'étendue de la ZIG

dépend des conditions géotechniques, du diamètre de l'excavation, de la

profondeur mais aussi des méthodes envisagées pour la réalisation. Cette

étendue n'est donc pas intrinsèque au site et est susceptible de varier en

fonction des différentes options envisagées pour la réalisation ; elle doit donc

être constamment actualisée.

A l'achèvement de cette première phase de « Bilan des connaissances et des

incertitudes géotechniques », les éléments élaborés lors des quatre étapes

décrites ci-dessus sont rassemblés dans un seul et même document compor-

tant à la fois un rapport et des pièces graphiques, sans oublier le Registre des

incertitudes. Lors de l'établissement du contrat de travaux, ce document unique

constitue le Mémoire de Synthèse Géologique, Hydrogéologique et Géotech-

nique (tel que le définissait le fascicule 69 du CCTG), ou Mémoire de Synthèse

Géotechnique (MSG) au sens du GT32.R2F1 de l’AFTES [2].

3.2 - Appréciation des risques géotechniques

Pour chacun des risques considérés, la phase d'appréciation du risque (au

sens de l’ISO et du présent document) comporte trois étapes distinctes :

• l'identification du risque,

• l'analyse du risque (au sens strict du terme),

• l'évaluation du risque.

3.2.1 - Identification du risque

Extraits de la norme ISO 31000 : 2009 (§ 5.4.2 de la norme : Identification

du risque) :

L'identification des risques nécessite donc l'analyse des incertitudes vis-à-vis

de leurs effets sur les résultats attendus. A priori toutes les incertitudes consti-

tuent des sources de risques, mais il arrive que certaines soient quasiment

sans effet. On peut citer comme exemple l'incertitude portant sur la localisation

du contact entre deux formations géologiquement distinctes mais géotechni-

quement semblables, contact qui n'appellera donc aucune modification des

dispositions constructives ; la position du contact, bien qu'incertaine, n'aura

aucune incidence sur l'atteinte des objectifs.

Ainsi, seules peuvent être identifiées comme des risques les incertitudes dont

les écarts induits par rapport aux modèles géologique ou hydrogéologique (ou

au profil en long géotechnique prévisionnel) sont suffisamment significatifs

pour engendrer des conséquences notables. Ces écarts peuvent être soit des

opportunités si ces changements de circonstances sont favorables pour le

projet, soit des risques (au sens courant du terme) si ces changements sont

néfastes pour le projet.

L'étape d'Identification des risques consiste donc à rechercher, parmi les

incertitudes recensées, celles qui sont susceptibles de conduire à l'occurrence

d'évènements dont les conséquences constitueraient des changements

de circonstances par rapport à celles prises en compte dans les modèles

géologique/hydrogéologique et dans le profil en long géotechnique retenus.

« ...Cette étape a pour objectif de dresser une liste exhaustive des risquesbasée sur les évènements susceptibles de provoquer, de stimuler, d'empêcher, de gêner, d'accélérer ou de retarder l'atteinte des objec-tifs… Il convient que l'identification du risque comporte l'examen desréactions en chaîne des conséquences particulières, y compris les effetsen cascade et cumulatifs. Il convient également d'examiner un largeéventail de conséquences, même si la source ou la cause du risque peut ne pas être évidente. Tout en identifiant ce qui peut se produire, ilest nécessaire d'examiner les causes possibles et les scénarios desconséquences éventuelles. Il convient d'étudier toutes les causes etconséquences significatives.Il convient que l'organisme utilise des outils et techniques d'identificationdes risques adaptés à ses objectifs et ses aptitudes, et aux risques auxquels il est exposé. Il est essentiel que les informations utilisées pourl'identification des risques soient pertinentes et à jour. Il convient autantque possible qu'elles soient accompagnées d'une documentation appropriée. Il convient que les personnes ayant les connaissances appropriées participent à l'identification des risques. »


3 Dans bon nombre d'études de risques, le Registre des incertitudes géotechniques est souvent dénommé à tort « Registre des risques ».


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Pour chacune des incertitudes retenues, il peut être imaginé plusieurs

scénarios comme par exemple :

➨ pour un évènement donné, un nombre d'occurrences variable, des locali-

sations différentes ou encore des conséquences plus ou moins graves ;

➨ pour une « méconnaissance géologique », diverses hypothèses de

configuration du contexte géologique.

Pour aider à l'identification des risques, il est très utile de procéder à une

recherche bibliographique sur les retours d'expérience d'ouvrages souterrains

construits à proximité immédiate et/ou dans des conditions géotechniques et

environnementales similaires. La recherche et l'analyse des retours

d'expérience sont effectuées au fur et à mesure que les reconnaissances

fournissent une description détaillée du modèle géologique et du profil en long

géotechnique prévisionnels. Une telle démarche est très profitable pour mieux

identifier les risques, juger de la pertinence des méthodes à mettre en œuvre

et orienter les reconnaissances à effectuer.

3.2.2 - Analyse du risque

Extraits de la norme ISO 31000: Novembre 2009 (§ 5.4.3 de la norme :

« Analyse du risque ») :

« …L'analyse du risque fournit des données pour évaluer les risques etprendre la décision de les traiter ou non, et permet de choisir les stratégieset méthodes de traitement les plus appropriées. L'analyse du risque peutaussi contribuer à la prise de décisions quand il faut effectuer des choix etque les options impliquent différents types et niveaux de risque.L'analyse du risque implique la prise en compte des causes et sources derisque, de leurs conséquences positives et négatives, et de la vraisemblanceque ces conséquences surviennent. Il convient d'identifier les facteurs affec-tant les conséquences et leur vraisemblance, ainsi que d'autres attributs durisque. Un événement peut avoir des conséquences multiples et affecterdes objectifs multiples. Il convient de prendre en compte les moyens demaîtrise des risques existants, leur efficacité et leur performance.Il convient que la façon dont les conséquences et leur vraisemblance sont exprimées ainsi que la manière dont elles sont combinées afin de déter-miner le niveau de risque, correspondent au type de risque, aux informationsdisponibles et à l'objectif de l'appréciation du risque. Il convient de veiller àla cohérence avec les critères de risque. Il est également important de tenircompte de l'interdépendance des différents risques et de leurs sources.Il convient que le degré de confiance dans la détermination du niveau derisque et de sa sensibilité à des conditions préalables et à des hypothèsessoit pris en compte dans l'analyse et communiqué effectivement aux déci-deurs et, si nécessaire, aux autres parties prenantes. Il convient que les fac-teurs, comme une divergence d'opinions entre experts, une incertitude, ladisponibilité, la qualité, la quantité et la validité de la pertinence des infor-mations ou les limites des modélisations soient mentionnés, voire soulignés.L'analyse du risque peut être menée à différents niveaux de détail en fonc-tion du risque, de la finalité de l'analyse et des informations, des donnéeset des sources disponibles. L'analyse peut être qualitative, semi-quantita-tive, quantitative, ou une combinaison des trois, selon les circonstances... »


L'étape Analyse du risque comporte donc trois opérations :

• la quantification des conséquences associées à un événement identifié

comme un risque ;

• la quantification de la vraisemblance de cet événement et/ou de ses

conséquences ;

• la détermination du niveau de risque (importance du risque) par combinaison

des conséquences et de la vraisemblance.

3.2.2.1 - Quantification des conséquences associées à un évènement

Pour procéder à l'appréciation des risques, le concepteur doit, pour chaque

événement identifié, imaginer un ou plusieurs scénarios décrivant les circons-

tances engendrées par l'occurrence de l'évènement. Cette description des

circonstances doit être suffisamment détaillée pour permettre d'en évaluer

correctement toutes les conséquences. Les conséquences d'un même

événement peuvent affecter plusieurs objectifs et chacun de ces objectifs de

manière différente. Il convient donc, pour chaque événement, de procéder à

une analyse de ses conséquences sur chacun des objectifs visés.

Selon les cas, les objectifs peuvent être multiples 4 : coût, délai, environnement,

sécurité, performance, juridique, image, etc. En pratique et pour les seuls

risques géotechniques, il apparaît que les objectifs généraux les plus pertinents

demeurent la sécurité du chantier, le coût, le délai, la performance et

l'environnement. Le plus souvent, la conséquence est estimée comme étant

le surcoût et/ou l'allongement des délais induits par les actions constructives

nécessaires pour traiter l'évènement rencontré.

Des exemples de méthodes de quantification des conséquences sont donnés

en annexe 7.

3.2.2.2 - Quantification de la vraisemblance d'un évènement

L'étape suivante consiste à déterminer la « vraisemblance » de l'évènement

identifié et/ou de ses conséquences. La vraisemblance peut concerner soit

l'évènement et ses conséquences, soit seulement ses conséquences :

⇒ Dans le premier cas, il s'agit par exemple d'un événement identifié comme

possible avec, en cas d'occurrence, des conséquences pouvant être

diverses. Il convient alors d'envisager plusieurs hypothèses d'occurrence

se différenciant par la gravité des conséquences ;

⇒ Dans le second cas, l'évènement est certain mais ses conséquences indé-

terminées. Ce peut être le cas d'une faille dont l'occurrence est certaine

mais dont la localisation et/ou la gravité sont mal connues.

La vraisemblance de l'évènement lui-même est fonction de plusieurs facteurs

qui caractérisent le niveau de connaissance et qu'il appartient au concepteur

d'analyser :

➨ le volume des reconnaissances effectuées, leur pertinence (adéquation des

reconnaissances au contexte étudié) et leur qualité d’exécution ;

➨ la proximité géographique des reconnaissances par rapport à l'ouvrage ;

➨ la complexité du contexte géologique.

4 Dans le document « Guidelines for tunneling risk management » établi par le WG2 de l'AITES, il est proposé sept catégories de conséquences (cf. § 7.3.2) distinguées suivant le domaine concerné. De son côté, RFF retient quatre classes de conséquences (coût, délai, performance et « autre »).


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Au final, la valeur de la vraisemblance dépend essentiellement de la qualité

du modèle géologique et de sa capacité à bien représenter la réalité ou s’en

approcher au mieux.

Le tableau ci-après donne pour la vraisemblance une détermination soit

qualitative soit quantitative sous forme d'une probabilité.

Plusieurs approches pouvant être utilisées pour déterminer la valeur de la

vraisemblance sont décrites en annexe 2.

3.2.2.3 - Détermination du niveau de risque (importance du risque)

Le « niveau de risque » (NR) qualifie l'importance du risque et s'exprime le

plus souvent par la combinaison de la vraisemblance avec la conséquence,

évaluées l'une et l'autre par le concepteur.

La combinaison de la vraisemblance et des conséquences peut être soit

« qualitative, semi-quantitative, quantitative, ou une combinaison des trois, selon

les circonstances ».

Le niveau de risque peut être déterminé soit objectif par objectif, soit pour un

ensemble d'objectifs, c'est à dire en faisant la somme des impacts des consé-

quences sur les différents objectifs. Le niveau de risque est très fréquemment

présenté sous la forme d'une matrice des risques à deux entrées (consé-

quence et vraisemblance), comme indiqué au § 3.2.3c. ci-après.

3.2.3 - Évaluation du risque

a) Textes de référence

Extraits de la norme ISO 31000 (cf. § 5.4.3 de la norme : Évaluation du

risque) :

« Sur la base des résultats de l'analyse du risque, le but de l'évaluationdu risque est d'aider les décideurs à déterminer les risques nécessitantun traitement et la priorité dans la mise en œuvre des traitements.L'évaluation du risque consiste à comparer le niveau de risque déterminéau cours du processus d'analyse aux critères de risque établis lors del'établissement du contexte. Sur la base de cette comparaison, il est pos-sible d'étudier la nécessité d'un traitement.

Dans certains cas, l'évaluation du risque peut déboucher sur la décisiond'entreprendre une analyse plus approfondie... »

b) Rôle du concepteur et du maître d’ouvrage

C'est au maître d'ouvrage qu'il appartient de fixer les valeurs des critères à

retenir pour évaluer l’acceptabilité du risque. Ces critères et les valeurs seuils

retenues peuvent être différents selon les objectifs attendus. Ce peut être par

exemple :

➨un coût maximal (ou ayant une très faible probabilité d’être dépassé),

exprimé en valeur absolue ou en pourcentage du montant total de l'es-

timation ;

➨ un délai maximal (ou ayant une très faible probabilité d’être dépassé),

exprimé soit en valeur absolue, soit en pourcentage du délai global, soit

encore par une date butoir telle la date de mise en exploitation de l’ou-

vrage ;

➨ une atteinte à l'image du projet jugée inacceptable (impacts environne-

mentaux inacceptables par exemple).

Le critère peut également, pour un même risque, porter sur une agrégation

des conséquences propres à chacun des objectifs attendus.

Le concepteur procède alors à l'évaluation du risque en comparant le niveau

de risque qu'il a estimé (par la combinaison de la vraisemblance et de la

conséquence) aux critères de risque formulés par le maître d'ouvrage. Pour

chacun des risques, le maître d'ouvrage peut adopter deux attitudes :

1) Refuser le risque et demander au concepteur :

⇒ soit de reprendre l'élaboration du projet en s'affranchissant totalement de

la source du risque (en modifiant le tracé en plan et/ou le profil en long,

par exemple) ;

⇒ soit de procéder à un complément de reconnaissance, destiné à préciser

les valeurs de la vraisemblance et de la conséquence afin d'approfondir la

détermination du niveau de risque.

2) Accepter le risque, avec ou sans traitement :

⇒ dans le premier cas, le maître d'ouvrage demande au concepteur de traiter

le risque pour en réduire l'impact ;

⇒ dans le deuxième cas, le maître d'ouvrage décide de « prendre le

risque » lui-même, en intégrant la possibilité d'une majoration des coûts

et délais de réalisation estimés par le concepteur.

c) La matrice des risques

Pour aider à la décision du maître d'ouvrage, la présentation de l'évaluation

des risques par le concepteur peut se faire sous la forme d'une « matrice

des risques », fixant les critères d'acceptabilité en fonction du niveau de

risque (NR). La matrice des risques présentée ci-après n’est qu’un exemple

d’illustration possible de l’évaluation des risques : dans cet exemple, les

quatre niveaux de risque (associés chacun à une couleur pour améliorer

l’appréciation visuelle) sont définis en fonction du produit de la vraisem-

blance et de la conséquence.

La matrice des risques est propre à chaque projet et à chaque maître

d’ouvrage, son utilité étant vraiment une aide à la décision. Il est toutefois

recommandé que les classes de vraisemblance et les classes de consé-

quences soient en nombre pair afin d’éviter un positionnement central.


Note pour lamatrice

Échelle de vraisemblance

Probabilité indicative, à moduler en fonction

du projet étudié

4 Possible 1/5 = 20 %

3 Peu probable 1/20 = 5 %

2 Très peu probable 1/50 = 2 %

1 Improbable 1/200 = 0,5 %


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Il faut souligner que la superposition de risques jugés chacun acceptables peut

aboutir à un niveau de risque jugé globalement inacceptable.

Il faut également rappeler que la matrice n’étant qu’un élément d’aide à la

décision, chaque cas doit ensuite être réévalué pour confirmation ou non de

la classification du Niveau de Risque ainsi obtenue.

3.3 - Traitement du risque

3.3.1 - Texte de référence

Extraits de la norme ISO 31000 : Novembre 2009 (§ 5.5 de la norme :

Traitement du risque) :

3.3.2 - Actions de traitement

Le traitement du risque vise donc à en réduire l'importance, voire à le

supprimer totalement. Les actions possibles peuvent être :

➨ l'élimination de la source du risque, moyennant par exemple une reconnais-

sance spécifique permettant de supprimer l'incertitude au droit du site ;

➨ la modification de la vraisemblance, moyennant également des reconnais-

sances complémentaires permettant de préciser le modèle géologique ;

➨ la réduction des conséquences d'un évènement sur les conditions de

réalisation, par la mise en œuvre de dispositions techniques préventives

ou une modification des méthodes constructives ;

➨ la mise en œuvre d'une méthode de détection précoce de la survenance d'un

événement et la définition préventive des dispositions techniques curatives.


Matrice des risques

Possible 4 8 12 16

Peu probable 3 6 9 12

Très peu probable 2 4 6 8

Improbable 1 2 3 4

Faibles Moyennes Fortes Très fortes

Conséquences

Vrai

sem

blan

ce

Tableau 1 - Exemple de matrice des risques à deux entrées (vraisemblance et conséquence) et 4 niveaux derisque. Les coefficients ne sont donnés qu’à titre indicatifet doivent être adaptés en fonction de chaque projet.

Tableau 2 - Exemple de définition et qualification indicative des niveaux de risque (à adapter en fonction de chaque projet).

§ 5.5.1 - Généralités - : « Le traitement du risque implique le choix et lamise en œuvre d'une ou de plusieurs options de modification des risques.Une fois mis en œuvre, les traitements engendrent ou modifient les moyensde maîtrise du risque.

Le traitement du risque implique un processus itératif :- évaluer un traitement de risque ;- décider si les niveaux de risques résiduels sont tolérables ;- s'ils ne sont pas tolérables, générer un nouveau traitement de risque ; - et apprécier l'efficacité de ce traitement.

Les options de traitement du risque ne s'excluent pas nécessairement lesunes les autres, ni ne sont appropriées à toutes les circonstances. Cesoptions peuvent inclure :- un refus du risque marqué par la décision de ne pas commencer ou pour-

suivre l'activité porteuse du risque,- la prise ou l'augmentation d'un risque afin de poursuivre une opportunité,- l'élimination de la source de risque,

- une modification de sa vraisemblance,- une modification des conséquences,- un partage du risque avec une autre partie (y compris les contrats et le

financement du risque),- et un maintien du risque fondé sur un choix argumenté ».

§ 5.5.2 - Sélection des options de traitement du risque : « La sélection del'option de traitement du risque la plus appropriée implique de comparerles coûts et les efforts de mise en œuvre par rapport aux avantages obtenus,compte tenu des obligations légales, réglementaires et autres exigencescomme la responsabilité sociale et la protection de l'environnement naturel.Il convient que les décisions tiennent aussi compte des risques dont le traitement n'est pas justifiable au plan économique, par exemple certainsrisques graves (conséquences hautement négatives) mais rares (faible vraisemblance)... ».

Indice NR(Niveau de risque)

Qualification indicative du niveau de risque à adapter en fonction de chaque projet

NR < 2 Risque négligeable / MineurAucune action requise, les facteurs de risque doivent faire l’objet d’un suivi spécifique par le biais de procédures adaptées.

2 < NR < 5 Risque significatif (mais a priori acceptable)La construction peut débuter, les facteurs de risque doivent faire l’objet d’un suivi spécifique par le biais de procédures adaptées et le projet doit éventuellement être complété par une série de mesures prédéfinies pouvant faire l’objet d’adaptations durant la phase d’exécution.

5 < NR < 10 Risque important (à surveiller)La construction ne peut pas débuter avant que le risque soit réduit ou annulé. Des solutions sont possibles sans changement important du projet.

NR > 10 Risque inacceptableLa construction ne peut pas débuter avant que le risque soit réduit ou annulé. Si le risque ne peut être maîtrisé, il est possible que le projet soit abandonné ou modifié.

Une légende des couleurs correspondant aux différents niveaux de risque est présentée ci-dessous :


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Après application de ces mesures, il est procédé à une nouvelle évaluation de

chaque risque. Si, en dépit des mesures de traitement, le risque demeure

inacceptable, un nouveau processus de « traitement du risque » est lancé.

Il est à noter que lors des phases de conception, l'essentiel des actions de

traitement consiste soit en des reconnaissances visant à réduire les incerti-

tudes, soit en des adaptations du projet lui-même, visant à le rendre plus

robuste vis-à-vis des conséquences de ces incertitudes. Lors de la phase de

réalisation, le traitement des risques résiduels prend la forme de mesures

d'anticipation (reconnaissances à l'avancement) et de dispositions construc-

tives spécifiques prédéfinies.

Afin d'assurer la traçabilité de tout le processus de management des risques,

il convient d’établir un « Registre des risques », dont un cadre est proposé

dans l’annexe 7. Ce Registre doit indiquer de manière exhaustive toutes les

mesures de traitement mises en œuvre, avec leurs résultats en matière de

réduction des risques, ainsi que les mesures décidées dans le cadre de la

phase d'étude en cours et à mettre en œuvre lors de la phase de conception

suivante. Les versions successives du Registre des risques établies pendant

les différentes étapes du projet doivent être conservées par le maître d'ouvrage,

dans le but d’assurer la traçabilité de l’évolution de l’analyse des risques.


4.1 - Correspondance entre missions d'ingénierie géotechnique et Loi MOP

Le tableau ci-après met en correspondance les missions-types d'ingénierie

géotechnique, telles que décrites dans la norme NF P 94-500 (décembre 2006)

[8], avec les phases d'études définies dans la loi MOP (et ses textes d'appli-

cation) [4]. Cette loi française définit les conditions d'exercice de la maîtrise

d’œuvre des constructions (bâtiments ou ouvrages d'infrastructures) réalisées

Étape Missions-types d'ingénierie géotechnique (norme NFP 94-500) Phase d'études de la Loi MOP

1

« Étude Géotechnique Préliminaire de site - G 11 » Études Préliminaires (EP)

« Étude Géotechnique d'Avant Projet - G 12 » (a)« Étude Géotechnique de Projet – G 2 - Phase Projet » (b)

Études d'Avant Projet (AVP)

2

« Étude Géotechnique de Projet – G 2 - Phase Projet » (b) ouActualisation et approfondissement autant que nécessaire

Études de Projet (PRO)

« Étude Géotechnique de Projet -G 2- Phase Assistance aux Contrats de Travaux » (c) Assistance au MOA pour la passation du contrat (ACT)

3

« Étude et Suivi Géotechnique d'Exécution -G 3 – Phase Étude » (d)

« Supervision Géotechnique d'Exécution - G 4-Phase Supervision de l'étude d'exécution » (e)

Études d'exécution (EXE) Visa des études d'exécution (VISA)

« Étude et Suivi Géotechnique d'Exécution G 3 – Phase Suivi » (d)

« Supervision Géotechnique d'Exécution - G 4-PhaseSupervision du suivi d'exécution » (e)

Direction de l'exécution du contrat de travaux (DET)

« Supervision Géotechnique d'Exécution - G 4 - Phase Supervision du suivi d'exécution » (e) Assistance aux opérations de réception (AOR)

a) A propos des études géotechniques préalables (G1) qui regroupent l'étude géotechnique de site (G11) et l'étude géotechnique d'avant-projet (G12), le texte de lanorme précise que « Ces missions excluent toute approche des quantités, délais et coûts d'exécution des ouvrages géotechniques, laquelle entre dans le cadred'une mission d'étude géotechnique de projet (étape 2). Elles sont normalement à la charge du maître d'ouvrage ». Sachant que selon la loi MOP, le coût prévisionnelde l'ouvrage est établi à l'achèvement de l'étude d'avant-projet, il convient de réaliser, dès cette phase « Avant-Projet » de la loi MOP, une étude géotechnique de projet G2.

pour le compte de clients publics.

Bien que cette loi MOP ne concerne que les projets français établis pour

certains maîtres d'ouvrage publics, les différentes phases d'études reportées

dans le tableau suivant sont bien représentatives de l'évolution des phases de

conception d'un projet, même si celui-ci n'est pas soumis à la loi MOP.

L'appellation « Maître d'œuvre » utilisée dans le cadre de la loi MOP correspond

de manière plus générale au concepteur de l’ouvrage.

Une galerie de reconnaissance supprime presque toutes les incertitudes géologiques.

4 - Application de l’analyse des risques à chaque phase du projet-


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4.2 - Conduite générale des études

4.2.1 - Place de l’étude des risques dans le déroulement du projet

Dans le cadre de l'étude d'un projet, l'analyse des risques est globale, c'est à

dire qu'elle concerne l'ensemble des risques, qu’ils soient de type politique,

réglementaire, foncier, environnemental, organisationnel, technique, etc. Même

au sein des aspects techniques, l'analyse des risques géotechniques n’en

constitue qu'une partie, certes très importante compte tenu du rôle joué par

les conditions géologiques, hydrogéologiques et géotechniques dans la

construction d'un tunnel.

Lors des phases de conception, c'est à dire depuis les études préliminaires

jusqu'au projet (de la mission type G11 à la mission G2), l’analyse des risques

géotechniques ne concerne que le concepteur et le maître d'ouvrage (celui-ci

éventuellement accompagné de son assistant à maître d'ouvrage, ou AMO). Le

concepteur, réputé sachant, doit communiquer au maître d'ouvrage, tout au

long du processus d'étude, les éléments qui lui sont nécessaires pour qu’il

puisse décider, en fonction de ses propres critères de risque, de la stratégie à

adopter.

Il convient donc d'appliquer à chaque phase d'étude ou à chaque mission type

d'ingénierie géotechnique la méthodologie proposée au chapitre 3, avec ses

trois grandes étapes :

⇒ Bilan des connaissances et recensement des incertitudes

⇒ Appréciation des risques = Identification + Analyse + Évaluation de chaque

risque

⇒ Traitement des risques

La nature et le contenu des documents sanctionnant les diverses compo-

santes de l’étude des risques sont détaillés au § 4.6 pour ce qui est du DCE.

Ces documents sont bien entendu plus succincts dans les phases initiales

du projet, mais il est souhaitable de les individualiser dès que possible,

au moins sous forme de chapitres distincts, car ce sont des documents

vivants qui ont vocation à être développés, corrigés et enrichis tout au long

du projet.

4.2.2 - Extrait de la norme NFP 94-500 relatif au « traitement des risques »


Dans le même esprit, la faisabilité des travaux souterrains étant essentiellement fonction des conditions géotechniques, il peut s'avérer nécessaire de procéder, dèsla phase des études préliminaires, à une étude géotechnique d'avant-projet (G12).

b) Pour les ouvrages souterrains, l'étude géotechnique de projet G2 est pratiquement toujours intégrée à la mission de maîtrise d'œuvre générale (ainsi que le mentionnele texte de la norme). C'est dans le cadre de cette mission G2 que l'essentiel du Mémoire de Synthèse Géotechnique (MSG) est rédigé, ou tout au moins que sontrassemblés tous les éléments nécessaires à cette rédaction.

c) Le DCE comporte notamment les investigations géotechniques complémentaires à réaliser en phase d'exécution, les différentes valeurs-seuils associées aux méthodes(convergence, tassements, vitesses de vibration, etc.), ainsi que les procédures d'auscultation nécessaires pour assurer le suivi des mesures et le contrôle du respect desvaleurs-seuils. La définition de l'ensemble de ces dispositions fait partie intégrante de l'étude géotechnique de projet G2 (cf. Norme 94-500 : Tableau 2 et chapitre 8) établiepar le maître d'œuvre.

d) Cette mission est à la charge de l'entreprise.

e) Cette mission de supervision s'apparente à un contrôle extérieur à la charge du maître d'ouvrage.

...« Face à chaque risque identifié, il convient de définir les actions préven-tives possibles pour le réduire (réduction des incertitudes ou de l'impactpotentiel de ces incertitudes), les dispositions à mettre en œuvre pourdétecter sa survenance le plus tôt possible (programme de suivi et decontrôle avec valeurs seuils associées) et les actions curatives pour enminimiser l'impact s'il se réalise (adaptation du projet).

Le traitement des risques est adapté à chaque phase de déroulement duprojet. Le canevas de traitement habituel est le suivant :- le risque associé à un évènement 5 majeur est réduit ou annulé par des

mesures appropriées (modification du projet) dès le stade de l'avant-projet (étape1) ;

- le risque associé à un évènement important est réduit ou annulé par desmesures appropriées au stade du projet (étape 2) : adaptation du projet, suivispécifique avec des mesures prédéfinies et des valeurs seuils associées,ainsi que des adaptations possibles à mettre en phase d'exécution ;

- le risque associé à un évènement résiduel a un impact, généralementfaible, sur la qualité, les coûts, la sécurité et les délais, et peut justifierune solution d'optimisation au stade de l'exécution (étape 3).

La gestion des risques (et donc de leur coût potentiel) est axée sur leurdétection le plus en amont possible et sur le contrôle de l'efficacité dessolutions prévues. Elle s'appuie sur les actions suivantes :

a) au stade de la conception de l'ouvrage :- évaluation des incertitudes et de la variabilité des paramètres influents ;- reconnaissance de l'environnement, en particulier des avoisinants poten-

tiellement concernés ;- définition des éventuelles dispositions constructives complémentaires à

mettre en œuvre si le contexte géotechnique ou le comportement del'ouvrage observé n'est pas conforme aux prévisions ;

- définition des adaptations possibles avec recherche d'opportunités ;- prise en compte des risques inhérents par leur budgétisation ;- maintenance inhérente à certains types d'ouvrages géotechniques ;

b) pendant l'exécution des travaux : suivi et contrôle géotechnique encontinu (en fonction des valeurs seuils associées) ;

c) après travaux : mise en œuvre éventuelle de la maintenance inhérenteà certains types d'ouvrages géotechniques, adaptée au contexte géotech-nique du site et à la spécificité de l'environnement de l'ouvrage. »

5 Afin d'assurer la cohérence avec le vocabulaire préconisé par la norme ISO 31000, le terme « évènement » remplace ici le terme « aléa » figurant dans la norme NFP 94-500.


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4.2.3 - Conduite des reconnaissances et autres investigations

Le management des risques géotechniques tout au long du processus de

conception d'un projet (depuis les études préliminaires jusqu'au DCE), puis

de sa réalisation, suppose qu'à chaque phase d'étude soient effectuées des

reconnaissances pertinentes et approfondies visant à réduire le plus possible

l'importance des risques résiduels. Il convient donc d'apporter une attention

particulière au déroulement de ces reconnaissances depuis la mise au point

du programme jusqu'à la réception des résultats.

Le programme doit répondre au besoin, c'est à dire décrire précisément

les méthodes et moyens à mettre en œuvre les mieux adaptés pour lever les

incertitudes. Après les premières campagnes de reconnaissance générale, il faut

privilégier les investigations ciblées sur les risques identifiés à partir du modèle

géologique et du retour d’expérience de travaux antérieurs en terrains analogues.

Les prestations à effectuer, les procédures à suivre ainsi que les rendus exigés

doivent également être décrits très précisément dans les documents de consul-

tation, afin de garantir l'atteinte des résultats attendus. Lors du jugement des

offres des prestataires, il convient de vérifier que les références et les moyens

humains et matériels figurant dans l'offre permettent bien d'assurer la qualité

des prestations. Le contrôle de l'exécution permet également de s'assurer que

les procédures sont respectées et que les prestations sont bien réalisées

conformément à la commande. Enfin la présentation des résultats doit souli-

gner les marges d'incertitude.

4.3 - Phase Études préliminaires (EP)

Rappelons que l’un des objectifs fixés par la norme NFP 94-500 pour une mis-

sion « d'étude géotechnique préliminaire de site » (G11) est de procéder à une

première identification des risques. Au stade des études préliminaires, il faut

donc procéder :

⇒ au recensement de toutes les données géologiques, hydrogéologiques et

géotechniques par l'intermédiaire d'une enquête documentaire visant le

site et les ouvrages avoisinants (périmètre de la ZIG) ;

⇒ à une visite du site et de ses alentours afin de vérifier directement les carac-

téristiques géologiques du site du projet ;

⇒ sur la base des informations ainsi recueillies, à l'identification des princi-

pales incertitudes et des risques associés.

Cette revue initiale des risques, qui doit être aussi exhaustive que possible,

constitue un travail d'expertise qui nécessite une grande expérience des tra-

vaux souterrains, avec un recours permanent à des cas vécus dont les condi-

tions de réalisation s'apparentent à celles du projet considéré. Pour chacun

des risques il doit être établi une fiche décrivant :

⇒ les sources de risque ;

⇒ la vraisemblance d'occurrence de l'évènement redouté ;

⇒ les conséquences de l'évènement en cas d'occurrence ;

⇒ les traitements possibles du risque pour en abaisser le niveau.

A ce stade des études préliminaires, le traitement des risques vise essentiel-

lement à proposer un programme de reconnaissances et d'études destinées

à préciser le contexte géologique, hydrogéologique et géotechnique ainsi que

la gravité des problèmes géotechniques susceptibles d'être rencontrés.

Ce programme est déduit d'un modèle géologique préliminaire synthétisant

les données disponibles, ainsi que les incertitudes et inconnues encore (très)

nombreuses à ce stade.

Documents à fournir : La norme NFP 94-500 définit très précisément

(cf. § 7.1 de la norme) le contenu de l'étude géologique préliminaire de site

qui est nécessaire à l'établissement du Dossier d'études préliminaires au sens

de la loi MOP. En complément au rapport défini au § 7.1.3. de la norme, le

dossier d'études préliminaires doit comporter de manière formalisée :

➨ le « Registre des incertitudes » qui recense toutes les incertitudes concer-

nant le modèle géologique préliminaire établi à l'issue de cette première

phase d'étude ;

➨ le « Registre des risques » qui fournit une appréciation et une évaluation

des risques identifiés à partir du Registre des incertitudes, c'est à dire l'iden-

tification, l'analyse et l'évaluation de ces risques ;

➨ le programme des actions de traitement à conduire pour réduire le niveau

des risques résiduels et les rendre ainsi acceptables.

L'attention est attirée sur le niveau d'expertise que requiert également ce

travail, pour éviter deux écueils :

➨ éliminer trop hâtivement une solution ou variante par excès de pessimisme

(ou de prudence), alors que des études appropriées auraient pu révéler que

moyennant certaines dispositions il s'agissait d'une solution techniquement

et économiquement acceptable ;

➨ sous-estimer ou ne pas détecter de très graves difficultés sur une solution

ou variante qui ultérieurement, après études et reconnaissances, pourrait

se révéler beaucoup plus délicate et coûteuse que ne le prévoyait l'étude

préliminaire.

Remarque : Dans certains cas complexes, il peut s'avérer nécessaire

d'approfondir l'Étude Géotechnique Préliminaire de site (G11), et de procéder

dès cette phase à une Étude Géotechnique d'Avant Projet (G12), afin de conso-

lider l'appréciation de la faisabilité technique et à un coût raisonnable de

l'ouvrage projeté. Il peut alors être nécessaire de procéder dès cette phase à

des reconnaissances lourdes : sondages, voire galerie de reconnaissance

(cf. note a du § 4.1).

4.4 - Phase Avant-projet (AVP)

Pour cette phase, il est procédé dans un premier temps à une mission

d'« Étude Géotechnique d'Avant Projet » (G12), qui suit une démarche quasi

identique à celle de la phase précédente à deux différences près :

⇒ les données sont plus nombreuses et (en principe) plus pertinentes puisqu'il

s'agit des résultats de reconnaissances et d'études spécifiques au projet

(décidées à l'issue de la phase précédente ou au début de celle-ci) ;

⇒ la démarche d'appréciation des risques et de choix des traitements commence

à intégrer les méthodes de construction envisagées et réciproquement.

Il en résulte d'une part un modèle géologique plus détaillé et (en principe) plus

fiable, et un tableau de description des risques également plus détaillé ;



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on identifie particulièrement les évènements 6 majeurs et les principes géné-

raux pour en limiter les conséquences. Il faut noter que la description des

risques est également fonction de la méthode d’exécution envisagée et qu’elle

pourra aboutir à l’exclusion de certaines méthodes d’exécution.

Dans un second temps, la loi MOP précisant que le coût prévisionnel de

l'ouvrage doit être établi à l'achèvement de l'étude d'Avant Projet, il convient

que dès cette phase la mission G12 soit prolongée par une mission d'Étude

Géotechnique de Projet (G2), qui permette d'aboutir à une conception déjà

suffisamment approfondie pour permettre une telle estimation. Cette mission

G2 se distingue des précédentes par un niveau de connaissance nettement

plus élevé (des reconnaissances spécifiques ont déjà été entreprises), par la

prise en compte de méthodes d'exécution déjà définies, par le dimensionnement

des ouvrages et par l'identification des évènements importants et dispositions

prévues pour en réduire les conséquences (cf. note a du § 4.1).

Documents à fournir. Comme pour la phase précédente, la norme NFP 94-500

définit très précisément (cf. § 7.2 de la norme) le contenu de l'Étude géotech-

nique d'avant-projet nécessaire à l'établissement du dossier d'Avant-Projet

(AVP) au sens de la loi MOP. De la même façon, en complément aux prestations

définies au § 7.2.2. de la norme, le dossier d'Avant-Projet (AVP) doit comporter

de manière formalisée les mêmes documents que le dossier d'Études Préli-

minaires mais avec, bien évidemment, un niveau d'élaboration plus élevé grâce

aux informations recueillies lors des actions de reconnaissance et de traitement

apportées entre les deux phases.

4.5 - Phase Projet (PRO)

Au cours de cette phase, l'étude géotechnique de projet G2 établie durant

la phase précédente est actualisée et finalisée, en intégrant notamment les

compléments de reconnaissances et les dispositions visant à minimiser les

risques. En principe, le projet est parfaitement défini à l'issue de cette phase,

sauf dans certains cas où la mise au point de certains détails se fait dans le

cadre de l'établissement du DCE. C'est également à l'issue de cette phase

qu'est établi, dans sa forme quasi définitive, le tableau de recensement et de

présentation des risques proposé ci-après (cf. Annexe 7).

L'attention est attirée sur le fait que c'est sur la base de ce tableau des risques

que le Maître d'Ouvrage arrête définitivement sa stratégie de gestion des

risques (acceptation des risques résiduels et détermination des provisions

associées), avant de passer au contrat de travaux. Il y a donc nécessité pour

le Maître d'Œuvre de procéder pour chacun des risques à une analyse fine

des scénarios et conséquences possibles, à leur description détaillée et à leur

estimation en termes de surcoût et d'allongement des délais, afin d’éclairer

au mieux la stratégie du maître d'ouvrage.

Documents à fournir. Comme pour les deux phases précédentes, la norme

NFP 94-500 définit très précisément (cf. § 8.2 de la norme) le contenu de

l'étude géotechnique de projet nécessaire à l'établissement du dossier de

Projet (PRO) au sens de la loi MOP. De la même façon, en complément aux

prestations ainsi définies au § 8.2 de la norme, le dossier de Projet (PRO) doit

comporter de manière formalisée les mêmes documents que pour les dossiers

d'Études Préliminaires et d'Avant-Projet, mais sous une forme tout à fait aboutie,

puisqu'en principe cette phase constitue la dernière phase d'étude et que,

sauf cas particulier, il n'est plus procédé à des études et reconnaissances au

delà de cette phase autres que des reconnaissances complémentaires exigées

pour le traitement de certains risques et les reconnaissances à l'avancement

réalisées en cours de travaux.

Les risques non totalement traités à l'issue de cette phase sont donc tous des

risques résiduels, dont le niveau doit être porté à la connaissance du Maître

d'Ouvrage pour en vérifier l’acceptabilité. Pour ce faire, il est recommandé

pour cette dernière phase d'étude de récapituler l’ensemble des risques

examinés dans un tableau (Registre des risques) du type de celui présenté

en annexe 7, en présentant de manière détaillée la vraisemblance et les

conséquences sur chacun des objectifs du maître d’ouvrage ; ce dernier

tableau servira de base au Plan de management des risques à construire

dans le cadre de la mise au point du DCE et du contrat.

Rappel : Comme déjà mentionné (cf. § 4.1, note c), l'Etude géotechnique de

projet définit les investigations géotechniques complémentaires à réaliser en

phase d'exécution, les différentes valeurs-seuils associées aux méthodes

(convergence, tassements, vitesses de vibration, etc.) ainsi que les procédures

d'auscultation nécessaires pour assurer le suivi des mesures et le contrôle du

respect des valeurs seuils.

Enfin, à ce stade, il peut être souhaitable que le maître d'ouvrage mobilise (s'il

ne l'a pas fait auparavant) son assureur.

4.6 - Phase Assistance au contrat de travaux (ACT)

Ce paragraphe se limite à la phase de consultation et n’aborde pas le mode

de rémunération des risques résiduels, qui relève du GT25 de l’AFTES.

Pour présenter l'ensemble des éléments participant à la prise en compte des

incertitudes et risques géotechniques dans un projet d'ouvrage souterrain, il

est proposé une architecture copiée sur celle de la première Recommandation

du GT32-1 de l’AFTES (2004), qui proposait de décomposer le dossier géo-

technique du DCE en trois cahiers A, B et C.

4.6.1 - Données brutes (Cahier A)

Toutes les données brutes disponibles relatives à la géologie, l’hydrogéologie

et la géotechnique sont regroupées dans un dossier factuel dénommé

« Cahier A ». Ce cahier inclut également les données relatives aux vestiges

anthropiques (puits, galeries, fossés, vieilles fondations).

En outre, il est proposé de traiter de manière identique les données brutes

relatives à l’existence, la localisation et l’état pathologique des ouvrages

avoisinants appartenant à la ZIG et susceptibles d'être affectés par les travaux


6 Afin d'assurer la cohérence avec le vocabulaire préconisé par la norme ISO 31000, le terme « évènement » remplace ici le terme « aléa » figurant dans la norme NFP 94-500.


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(tels que bâti de surface, infrastructures superficielles ou souterraines, etc.) ;

ces données ont vocation à être recensées comme les données géotechniques

et à être intégrées au dossier factuel dit « Cahier A ».

4.6.2 - Synthèse et Registre des incertitudes (Cahier B)

Conformément au Fascicule 69 du CCTG -Travaux et à la première Recom-

mandation du GT32, l'interprétation des données géotechniques faite par

le maître d’œuvre et la représentation qu'il se fait du contexte géologique et

des conditions de réalisation attendues font l'objet du Mémoire de synthèse

géotechnique (MSG). Ce document a vocation à être contractualisé (cf. Fas-

cicule 69) et c’est celui que la première Recommandation du GT32-1 dénom-

mait « Cahier B ». Le « Registre des incertitudes » décrit plus haut (§ 3.1.4)

peut constituer le dernier chapitre de ce Mémoire.

Comme pour les données géotechniques, l'interprétation des données concer-

nant les avoisinants et l'appréciation qu'a le concepteur de leur état et de leur

sensibilité peuvent être intégrées au Mémoire de synthèse géotechnique

(Cahier B).

4.6.3 - Mémoire de conception et Registre des risques(Cahier C)

A l’aval des cahiers A et B, la première recommandation du GT32 a défini un

cahier C ou « Mémoire de conception », dans lequel le maître d’œuvre présente

et justifie les dispositions constructives proposées dans le DCE, lesquelles

peuvent éventuellement être adaptées voire modifiées par l’entreprise dans

son offre. C'est dans ce document que sont indiquées toutes les mesures

de traitement des risques imposées ou proposées par le maître d’œuvre,

notamment les actions destinées à préserver l’environnement ( bâti, ouvrages

existants, eaux souterraines et superficielles, faune) vis-à-vis de conséquences

dommageables des travaux entrepris.

Le « Registre des risques », présenté sous la forme d'un tableau comme indiqué

dans la Phase PRO (cf. § 4.5 ci-dessus), pourrait soit constituer le dernier chapitre

de ce « Cahier C », soit faire l'objet d'un document à part, soit être intégré au

« Plan de management des risques » prévu dans la nouvelle version du

Fascicule 69, à paraître en 2012. Ce Registre des risques constituerait ainsi

la base de données nécessaire à l'élaboration du Plan de management des

risques, notamment pour les dispositions de rémunération envisagées. Un

exemple de présentation de ce Registre des risques est donné en annexe 7.

4.7 - Cas de la conception / construction ou autres processus de dévolution anticipés

Il est observé de plus en plus fréquemment le recours à des processus dans

lesquels la dévolution du contrat de construction se situe très en amont des

travaux, la mise en concurrence et les offres qui en résultent étant souvent

réalisées alors que le niveau de connaissance est très faible. Dans ces cas de

figure, le niveau d’incertitude et de risque est potentiellement très fort, et de

toutes façons mal connu des maîtres d’ouvrage (ou des concédants), mais

également des soumissionnaires.

Cette ignorance est parfois dissimulée par la fourniture d'un registre des

risques censé compenser le faible niveau de connaissance. Cette démarche

n'est pas satisfaisante ; en effet, l'expérience montre que lors de l’élaboration

d’un projet, le déficit de reconnaissance génère souvent une première vision

simpliste et optimiste du modèle géologique, vision qui cache sa très forte

incertitude.

Les premières reconnaissances ont alors souvent pour effet de faire augmenter

significativement l’incertitude « ressentie » par les concepteurs : cela traduit

le fait qu’ils prennent conscience de la complexité de la réalité grâce à ces

premières informations extraites du terrain. Cela signifie qu’à l’exception de

certains contextes géologiques déjà bien reconnus par ailleurs, il convient

d’être très réservé sur les études de risques faites avec peu de reconnais-

sances : elles sont souvent très éloignées de la réalité.

La maîtrise des risques repose donc avant tout sur la pertinence des recon-

naissances et sur l’exploitation qui en est faite. Une consultation réalisée sur

des bases incertaines ne permet pas au maître d’ouvrage de s’assurer de la

compatibilité des risques éventuels avec le respect de ses objectifs.

Par ailleurs, les maîtres d’ouvrages peuvent parfois croire à tort que le fait

d’impliquer le constructeur dans la conception va lui faire porter tous les

risques inhérents à la construction du projet. En réalité, on ne peut pas

transférer contractuellement des risques qui n’ont pas été caractérisés, au

moins sous la forme d’évènements potentiels, tout comme un assureur ne

peut assurer que des risques caractérisés (évènements et conséquences,

vraisemblances). Pour qu’un acteur (maître d’ouvrage ou constructeur) puisse

assumer ou transférer un risque, d’une façon ou d’une autre, il est nécessaire

qu’il dispose des informations permettant d’identifier les évènements

potentiels et leurs conséquences, donc d’un niveau de connaissance du

contexte approprié. Si, lors de l’apparition d’un risque, il est démontré que les

informations disponibles ne permettaient pas de l’identifier et de le caractériser,

celui qui assumera en dernier recours les conséquences de cette « imprévi-

sibilité » sera bien le maître d’ouvrage.

Face à cette situation, certains maîtres d’ouvrage pourront imaginer de trans-

férer tous les risques possibles et imaginables en les caractérisant selon des

fourchettes très larges visant à couvrir tous les cas de figure ; ils devront alors

de toute façon vérifier préalablement que l’apparition de ces risques reste

compatible avec leurs objectifs, ce qui sera rarement le cas. Par ailleurs, ils

ne pourront pas formellement transférer ces risques, puisque les concurrents

ne disposeront pas des éléments leur permettant de les caractériser et seront

donc incapables de définir leur niveau de couverture. Cela conduira donc à

pousser les concurrents qui décideront de répondre aux appels d’offre à des

paris souvent non réellement assumés, qui aboutiront à des contrats malsains

et non loyaux entre les acteurs, donc au non-management des risques.

Enfin, il est important de rappeler que ces processus non classiques de

dévolution des contrats ont été conçus pour des configurations spécifiques

qui doivent être justifiées et juridiquement valides. Elles n’apportent pas

en tant que telles de solution ou d’améliorations dans la gestion des risques

d’un projet. Au contraire, on peut même considérer que les opérations à fortes



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incertitudes (donc à forts risques) se prêtent mal à ce type d’approche et

de contractualisation, pour les raisons décrites ci-dessus, mais également

parce que :

• On ne peut pas demander aux constructeurs de manager les risques du

maître d’ouvrage, au sens de « les identifier, évaluer leurs conséquences,

choisir le mode de traitement et/ou de couverture » : les intérêts normaux

et légitimes des constructeurs ne sont pas ceux du maître d’ouvrage ;

• Si chaque concurrent propose sa propre analyse et sa propre couverture des

risques, les principes d’égalité et d’équité du jugement des offres seront très

difficiles à respecter dans le cas d’ouvrages à fortes incertitudes, d’où un

très fort risque juridique, sauf à faire du critère financier le principal critère.

Dans ce cas, cela reviendra à retenir l’offre qui intègre le moins de risques,

ce qui aboutira ici aussi au non-management des risques par le maître

d’ouvrage, donc à des dérives non maîtrisées des coûts et des délais.

Dans les cas où, pour des raisons impératives, le maître d’ouvrage doit choisir

ce type de procédure, les principes de management des risques développés

dans la présente Recommandation restent pertinents. Pour mener à bien le

processus décrit, le maître d’ouvrage devra se donner les moyens de disposer

d’une forte compétence en géotechnique et en travaux souterrains, pour :

a) préalablement au lancement de la consultation : effectuer les campagnes

de reconnaissances des données fondamentales (géologie-hydrogéologie-

géotechnique, ouvrages existants, bâti, etc.), dont le niveau sera approprié à

la complexité du contexte mais qui devront être encore plus détaillées que

dans un cas classique, parce que la conception du concepteur-réalisateur ne

sera «valide» que dans le cadre de la pertinence de ces données ;

b) lors du déroulement de la consultation : pouvoir juger de la pertinence

du processus de management des risques proposés par le concepteur/

réalisateur, et apprécier en particulier les mesures de traitement adoptées ou prévues,

ainsi que la gravité des conséquences des risques résiduels sur ses objectifs.

c) lors de la réalisation : suivre le déroulement des travaux, et être en mesure

de juger de l'acceptabilité des éventuelles demandes en rémunération

complémentaire présentées par le concepteur-réalisateur.


5 - Bibliographie-

Recommandations de l’AFTES

[1] AFTES (2003) – Recommandations du GT1 : Caractérisation des massifs

rocheux utile à l’étude et à la réalisation des ouvrages souterrains. Revue

Tunnels & OS, n° 177, pp. 138-186.

[2] AFTES (2004) – Recommandations du GT32 : Prise en compte des risques

géotechniques dans les DCE. Revue Tunnels & OS, n° 185, pp. 316-327.

[3] AFTES (2007) – Recommandations du GT25 : Comment maîtriser les coûts

de son projet. Revue Tunnels & OS, n° 201, pp. 128-168.

Textes normatifs, règlementaires et autres recommandations

[4] Loi MOP – Loi n° 85-704 du 12 juillet 1985 modifiée relative à la maîtrise

d'ouvrage publique et à ses rapports avec la maîtrise d'œuvre privée

[5] Normes suisses :

SIA 197 - Projets de tunnels ; bases générales

SIA 199 - Etude du massif encaissant pour les travaux souterrains

SIA 118/198 - Conditions générales pour constructions souterraines

[6] AFNOR – Fascicule de documentation n° FD X 50-117 (avril 2003) :

« Management de projet – Gestion du risque »

[7] ITA/AITES, Working Group N° 2 (2004) - Guidelines for Tunneling Risk Mana-

gement – Tunneling & Underground Space Technology, N° 19, p. 217-237

[8] Norme AFNOR n° NFP 94-500 (déc. 2006) – Missions d’ingénierie géo-

technique, classification et spécifications.

[9] ITIG (2006) – Code of Practice for Risk Management of Tunnel Works. Recom-

mandations de l’International Tunnelling Insurance Group, versions anglaise et

française publiées dans la revue Tunnels & OS, n° 214, nov. 2009, pp. 188-224.

[10] Norme ISO 31000 : 2009 (F) – Management du risque ; principes et lignes

directrices

[11] Norme ISO Guide 73 : 2009 (E / F) – Management du risque ; vocabulaire

[12] Ministère de l’Ecologie – Fascicule 69 (Travaux en souterrain) du CCTG-

Travaux – Nouvelle version (qui introduit le principe d’un Plan de mana-

gement des risques). A paraître en 2012.

Autres publications

[13] Piraud, J. (1996) – Vers une meilleure maîtrise de l’incertitude propre aux

coupes géologiques prévisionnelles. Journées d’études AFTES, Chambéry,

pp. 245-250. Ed. Spécifique

[14] Lombardi G. (2002) – Les risques géotechniques dans l’évaluation finan-

cière des tunnels non urbains. Revue Tunnels & Ouvrages souterrains, n°

173, pp. 321-325.

[15] Bianchi, G.W, Perello P, Venturini G., Dematteis A. (2009) – Determination

of reliability in geological forecasting for tunnel projects: the method of

the R-index and its application on two case studies. Proc. ITA-AITES World

Tunnel Congress, Budapest, pp. 23-28.

[16] Bieth, E., Gaillard C., Rival F., Robert, A. (2009) – Geological Risk: a metho-

dological approach and its application to 65 km of tunnels under the

French Alps – AITES/ITA World Tunnel Congress, Budapest.

[17] Robert, J. (2009) – L’accompagnement géotechnique indispensable pour

la réussite d’un projet – 17ème Congrès int. de Mécanique des sols et

d’ing. géotechnique, Alexandrie, vol. 3, pp. 2711-2714.

[18] Gaillard C., Humbert E., Rival F., Robert A., (2011) Le management des

risques géotechniques est-il toujours pertinent ? - Congrès international

AFTES, Lyon – 17-19 octobre 2011.


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L'annexe n°1 a pour objectif de comparer la présente Recommandation

aux autres documents traitant de la gestion des risques, notamment à la

précédente recommandation GT32-1.

1 - Recommandation du GT32-1

Publiée en 2004 [Réf. 2], la Recommandation GT32-1 sur la « Prise en compte

des risques géotechniques dans les dossiers de consultation des entreprises pour

les projets de tunnels » ne traite, comme son nom l'indique, que de l'établissement

du DCE. Dès sa parution, cette Recommandation a été appliquée et elle est

actuellement largement partagée par la profession. Aussi conviendrait-il, pour en

conserver l'intérêt, de la réviser à la fois sur le fond et sur la forme, afin de la

rendre cohérente avec la présente Recommandation n°GT32.R2F1.

1.1 - Mise en cohérence sur la forme

L'application de la terminologie rigoureuse retenue dans le cadre de la norme

ISO 31000 conduit à devoir reformuler certains termes ou expressions.

Quelques exemples :

• « aléa » est à remplacer par risque ou évènement,

• « incertitude » est à remplacer le plus souvent par risque,

• « difficultés » est à remplacer par conséquences ou évènements,

• « probabilité d'occurrence » est à remplacer par vraisemblance.

Enfin, la révision de la recommandation GT32-1 présentera l'opportunité de

rectifier certains points de rédaction, telles que :

• Au § 1 « Objet de la recommandation », la note évoque une terminologie

propre aux risques naturels (comportant le terme aléa notamment) qui n'est

jamais appliquée dans le texte (en dehors du terme aléa).

• Dans la même note – cf. § 1 « Objet de la recommandation » - il est indiqué

« on évitera d'utiliser le terme d'accident géologique pour parler… », alors

qu'au § 5.2, 3 ème section : « Description des incertitudes non levées », on

utilise précisément cette expression et qu'elle apparaît également en légende

d'une figure « Éboulement de front ». L’AFTES confirme que ce terme est

ambigu et à éviter.

1.2 - Mise en cohérence sur le fond

Parmi les principaux apports de la recommandation GT32-1, il pouvait être noté :

• la présentation des éléments constituant le dossier géotechnique suivant

trois cahiers A, B et C (et notamment la création de ce dernier cahier C :

Mémoire de Conception) ;

• la distinction de trois types d'incertitudes : incertitudes de type 1, de type 2

et de type 3, ces dernières étant assimilées aux « Imprévus » au sens

« Évènements imprévisibles » ;

• l'application aux DCE.

A) En ce qui concerne les trois cahiers, la présente recommandation n°GT32.

R2F1 est en total accord avec la GT32-1, dans la mesure où l'organisation du

dossier géotechnique en trois cahiers A, B et C est conservée et même

partiellement (ou totalement) étendue aux phases d'études amont.

B) En ce qui concerne la distinction des incertitudes de type 1, 2 et 3, il

convient de profiter de l'approfondissement de la réflexion conduit dans le

cadre de la présente recommandation et de substituer à cette distinction de

trois types d'incertitudes, la liste et la description des incertitudes présentées

au § 3.1.4 « Registre des incertitudes » du texte de la recommandation.

L’AFTES va entreprendre une révision de la recommandation du GT32-1.

C) En ce qui concerne l'application aux DCE que ne traite pas la présente

recommandation n° GT32.R2F1, la révision de la recommandation GT32-1

devra veiller à être cohérente avec le texte du nouveau fascicule 69 (à paraître

courant 2012) et celui du document d'application (à rédiger).

2 - Document AFNOR : FD X 50-117

Il s'agit d'un fascicule de documentation et non d'une norme. Ce document

intitulé « Management de projet – Gestion du risque » [Réf. 6] s'applique dans

le cadre de la mise en œuvre d'un processus de management des risques

d'un projet.


Le « risque d'un projet » y est défini comme « événement dont l'apparition

n'est pas certaine et dont la manifestation est susceptible d'affecter les

objectifs du projet ». Cette définition demeure très proche de la définition du

risque dans la norme ISO. Par ailleurs, il est assez facile d'établir une grille de

correspondance entre les principales définitions (cf. tableau ci-après) en

soulignant toutefois que le terme « gravité », qui est utilisé ici (ainsi que dans

le manuel RFF examiné plus loin) pour caractériser l'ampleur de la consé-

quence, n'a pas d'équivalent dans la norme ISO qui ne retient pas cette notion.


6 - Annexes-

Annexe 1 - Correspondance avec les textes existants

AFNOR FD X 50-117 avril 2003 AFTES GT32.R2F1

« risque de projet » « risque »

« gravité » « Ampleur des conséquences »

« criticité » « niveau de risque »

« probabilité d'apparition » « vraisemblance »

« estimation des risques » « analyse des risques »

« évaluation des risques » « évaluation des risques »

« risque résiduel » « risque résiduel »


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Ce document AFNOR propose également une classification des évènements

en quatre catégories comme présenté dans le tableau ci-dessous :

Il faut souligner que l'acception de « risque » retenue dans la recommandation

n°GT32.R2F1 se distingue de cette classification dans la mesure où elle traite

également des évènements identifiés dont les conséquences ne sont que très

difficilement quantifiables, et pour lesquels il est nécessaire d'imaginer

plusieurs scénarios correspondant à des conséquences de gravité variable.


A la distinction près indiquée ci-dessus, la démarche proposée dans la présente

recommandation GT32.R2F1 s'inspire beaucoup des éléments développés

dans ce document AFNOR.

3 - Recommandations de l’ITIG pour la gestion des risques en travaux souterrains


Bien qu'utilisant des termes différents ou les mêmes termes mais avec des

définitions différentes, le document de l'ITIG (International Tunnelling Insurance

Group) présente un vocabulaire très proche de celui de la Recommandation

du GT32.R2F1. Il est assez facile de construire une grille d'équivalence entre

termes (cf. tableau ci-après), en soulignant toutefois qu'il existe une certaine

ambiguïté pour le terme « évaluation des risques », qui ne présente pas la

même signification selon les documents.


La démarche proposée dans la Recommandation du GT32.R2F1 est tout à fait

cohérente avec celle décrite dans le document de l'ITIG.

4 - Manuel RFF de maîtrise des risques (Document interne RFF)


Ce document RFF est destiné aux opérations effectuées en maîtrise d’ouvrage

directe. Bien qu'utilisant des termes différents (ou les mêmes termes mais

avec des définitions différentes), il présente un vocabulaire très proche de

celui de la recommandation du GT32.R2F1 et il est assez facile de construire

une grille d'équivalence entre termes :


La démarche proposée par le document RFF mérite d'être prise en compte et

constitue certainement une excellente base pour construire une méthodologie

détaillée du processus de management des risques.

5 - ITA WG2 : Guidelines for tunneling risk management


Bien que la différence de langue puisse poser des problèmes de traduction,

on observe une bonne correspondance entre la Recommandation du

GT32.R2F1 et les termes et définitions utilisés dans ses Guidelines par le

groupe de travail WG2 de l’AITES [7] ; il est assez facile de construire une grille

d'équivalence entre termes, comme l’indique le tableau ci-après :


La démarche proposée dans la Recommandation du GT32.R2F1 est cohérente

avec celle décrite dans le Guidelines de l’ITA-AITES. Le document ITA-AITES

fournit aussi des considérations relatives à la gestion des risques pendant la

phase d’Appel d’Offre et de finalisation du contrat, alors que ces aspects ne

sont pas traités dans la Recommandation du GT32 car prises en compte dans

le cadre du GT25.


Événement virtuel

Non Identifiable imprévu

Identifiable Non Quantifiable aléa

Identifiable Quantifiable risque

Événement déjà réalisé problème

International Tunnelling InsuranceGroup [Réf. 9]

AFTES GT32.R2F1

« risque » « niveau de risque »

« conséquence » « conséquence »

« probabilité » « vraisemblance »

« péril » ou « danger » « source de risque »

« évaluation des risques » « analyse des risques »

? « évaluation des risques »

Manuel RFF AFTES GT32.R2F1

« acceptabilité » « acceptabilité »

« action de traitement » « action de traitement »

« aléa » « événement redouté »

« cause » « source de risque »

« conséquences » « conséquence »

« criticité » « niveau de risque »

« probabilité » « vraisemblance »

« gravité » « ampleur des conséquences »

ITA-AITES Guidelines AFTES GT32.R2F1

« hazard » « source de risque »

« risk analysis » « analyse des risques »

« risk evaluation » « évaluation du risque »

« risk assessment » « appréciation du risque »


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1 - Evaluation de la fiabilité des données et prévisionsgéotechniques

Comme il a été dit au § 3.1.2, l’analyse de la fiabilité des données représente

l’une des tâches principales pour apprécier correctement l’état des connais-

sances, et pour définir les incertitudes géotechniques.

L’expérience montre que la définition d’un modèle géologique, hydrogéolo-

gique et géotechnique, et la fiabilité des prévisions qui en résulte, est toujours

entachée d’un certain degré d’incertitude, qui peut être liée à deux groupes

de variables :

• le contexte géologique, hydrogéologique et géotechnique, et en particulier

sa complexité ;

• la qualité des investigations.

Dans ce qui suit seront décrits les facteurs à prendre en compte pour évaluer

la fiabilité des données et des prévisions, ainsi que deux méthodes actuelle-

ment utilisées pour procéder à cette évaluation.

1.1 - Complexité du contexte géologique, hydrogéologique etgéotechnique

Les contextes géologiques peuvent montrer des degrés de variabilité et

donc de complexité très différents. A titre d’exemple, on peut trouver aux deux

extrémités :

1. Des contextes simples, comme certains massifs granitiques et gneissiques,

de caractéristiques géotechniques homogènes ou peu variables (sauf celles

liées à l’état d’altération) ; certains bassins sédimentaires constitués par

des couches horizontales d’épaisseur constante rentrent a priori dans cette

catégorie, sauf en cas d’importantes variations latérales de faciès ;

2. Des contextes très complexes, comme les massifs caractérisés par une

tectonique intense, à la fois ductile et cassante, comportant plusieurs phases

de plis et plusieurs systèmes de failles et/ou avec une variation géotechnique

significative entre les différents lithotypes.

En vue d’encadrer les degrés de complexité des contextes géologiques, on

peut distinguer :

• la complexité du contexte lithologique et stratigraphique,

• la complexité du contexte tectonique ductile,

• la complexité du contexte tectonique cassant,

• la complexité du contexte hydrogéologique.

L’interaction entre les différents degrés de complexité de ces contextes

lithologiques et tectoniques peut permettre de décrire et de représenter la

totalité des situations géologiques.

1.2 - Qualité des investigations et des données

L’expérience montre que la qualité des données peut être très inégale en

fonction du type d’investigation ou de reconnaissance, et des méthodes

d’exécution de chacune d’elles. En vue d’évaluer la qualité des données qui

en résultent, il est indispensable de décrire et de classifier les divers types

d’investigations mises en œuvre. Les principales d’entre elles sont brièvement

décrites ci-après :

• Relevés géologiques de surface : pour ceux-ci, la qualité des données est

déterminée par l’extension de la zone investiguée, l’échelle des relevés, le

pourcentage d’affleurement, le type de relevés réalisés (lithologiques, struc-

turaux, etc.) ;

• Forages : la qualité des données est définie par le type de forage (complè-

tement ou partiellement carotté, ou en destructif), la profondeur par rapport à

celle du projet, la distance par rapport à l’axe de l’ouvrage, la localisation par

rapport aux zones critiques, la nature des relevés structuraux (« réorientés »

ou non), la présence d’essais in situ dans le forage, etc. ;

• Investigations géophysiques : la qualité dépend de la longueur des profils

investigués, de la distance par rapport au tracé, de la profondeur d’investiga-

tion, ainsi que de la méthode adoptée ;

• Ouvrages existants : dans le cas où de tels ouvrages existent, il faut évaluer

leur distance par rapport à l’ouvrage en projet, la disponibilité de données sur

les travaux effectivement réalisés, l’analogie avec le contexte géologique du

projet, etc. ;

• Puits et galeries de reconnaissance : dans un contexte géologique com-

plexe, ce type d’ouvrage (parfois incorporé ultérieurement à l’ouvrage) peut

s’avérer la seule méthode permettant de réduire notablement les incertitudes

géologiques.

2 - Evaluation de la fiabilité des prévisions par la méthode du R-Index

Diverses méthodes destinées à évaluer le plus précisément possible la fiabilité

des prévisions géologiques et géotechniques ont été publiées au cours des

dernières années. Ci-après est présentée la méthode du R-Index, ou de l’Indice

de Fiabilité (cf. Bianchi et al., 2009 ; Perello et al., 2005) [15]. Une autre méthode

d’analyse, qui contient aussi une évaluation de la fiabilité, est représentée par

la méthode de monétarisation des risques géotechniques, développée par le

CETU (cf. Bieth, Gaillard et al., 2009) [16], [18], et décrite dans l’annexe 7.

La méthode du R-Index a été conçue pour mettre en relation la qualité des

investigations géologiques avec la complexité du cadre géologique du projet.

La première étape consiste à subdiviser le tracé en secteurs de longueur

homogène, qui ne dépendent donc pas des conditions géologiques rencon-

trées. Dans les étapes suivantes, deux types de paramètres sont analysés pour

chaque secteur : d’une part les paramètres d’investigation, d’autre part les

« paramètres du système », notamment ceux qui permettent de définir le cadre

géologique et sa complexité.

Les paramètres d’investigation comprennent les éléments suivants :

• Relevés géologiques de surface : extension de la zone investiguée, échelle


Annexe 2 - Qualité des données et fiabilité des interprétations


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des relevés, pourcentage d’affleurement, type de relevés réalisés (géolo-

gique, géologique et structural, etc.) ;

• Sondages réalisés : nombre, type (carotté ou destructif, avec ou sans

diagraphie…), profondeur comparée à la profondeur de l’ouvrage, distance

par rapport au tracé ;

• Investigations géophysiques réalisées : méthode utilisée, longueur des sec-

tions réalisées, distance par rapport au tracé, profondeur investiguée.

L’analyse des paramètres d’investigation permet ainsi de définir, pour chaque

secteur, un index de qualité des reconnaissances réalisées.

Les paramètres du système sont représentés par les éléments suivants :

• La complexité du contexte lithologique, qui est liée aux variations latérales

et verticales d’épaisseur des couches ;

• La complexité du contexte structural ductile, liée au nombre et au type des

phases de déformation ductile de la roche ;

• La complexité du contexte structural cassant, liée au nombre et au type de

zones de failles présentes dans le secteur étudié.

De même, l’analyse des paramètres du système permet de définir, pour chaque

secteur, un index de complexité du cadre géologique.

La phase suivante consiste à faire une corrélation, pour chaque secteur

analysé, entre les paramètres d’investigation et les paramètres du système,

afin de vérifier la capacité des investigations réalisées à fournir des prévisions

fiables en fonction de la complexité du système. La corrélation entre ces divers

paramètres est réalisée au moyen de matrices d’interaction, qui sont souvent

utilisées pour les problèmes de type statistique en géologie appliquée. Le

résultat final est donc un indice de fiabilité (R-Index) affecté à chaque secteur

du tracé, indice qui varie de 0 à 10. La définition des différents degrés de

fiabilité est fournie dans le tableau suivant :

3 - Comment améliorer la fiabilité des prévisions géologiques ?

On trouvera ci-après une liste de recommandations à caractère général, que

nous donnons à titre indicatif et qui visent à améliorer la qualité des données

et la fiabilité des prévisions géologiques et géotechniques qui en sont issues.

a) Levés géologiques de surface :

• Extension suffisante de la zone levée (qui dépend de la structure géologique

globale)

• Relevés géologiques et structuraux avec caractérisation des zones de faille

• Echelle d’analyse adaptée à la phase du projet

Du fait du développement de la modélisation 3D (voir ci-dessous), l’acquisition

de nouvelles données permettra de plus en plus souvent de tester et de mettre

à jour quasiment en direct les interprétations et modèles du secteur étudié.

b) Forages :

• Nombre suffisant de forages pour caractériser toute la longueur du tracé

• Carottage sur toute la longueur du forage

• Longueur du forage adaptée à la profondeur de l’ouvrage

• Distance réduite par rapport à l’axe de l’ouvrage

• Echantillonnage représentatif des différentes unités géotechniques identifiées

• Réalisation d’essais in situ pour une caractérisation détaillée du massif

c) Investigations géophysiques :

Les investigations géophysiques permettent souvent d’optimiser l’implantation

des forages ; il est donc souhaitable de les réaliser en premier et éventuelle-

ment de faire une mise à jour de leur interprétation une fois que l’on dispose

des résultats des investigations directes.

• Nombre suffisant de sections pour caractériser toute la longueur du tracé

• Profondeur d’investigation adaptée à la profondeur de l’ouvrage

• Distance réduite par rapport à l’axe de l’ouvrage

• Dans les zones tectoniquement complexes, analyse structurale avec

méthode de réorientation des structures dans leur position réelle

• Privilégier les méthodes à haute résolution

• Utiliser une méthode adaptée au type d’information recherché et à la

profondeur de l’ouvrage

• Etalonnage indispensable sur des sondages carottés pour toute méthode

d’investigation indirecte

• Interprétation couplée du géophysicien et du géologue

d) Réalisation du modèle géologique et modélisation 3D :

Afin d’améliorer l’interprétation d’une zone étudiée, il est nécessaire de

multiplier les coupes géologiques (longitudinale, horizontale et transversales)

et d’en assurer la cohérence.

A ce titre, le recours à la modélisation 3D est certainement appelé à se déve-

lopper, notamment dans les zones complexes, pour tester et améliorer la cohé-

rence des données et des interprétations dans l’espace 3D. La vigilance est

cependant nécessaire quant à la fiabilité des prévisions issues de l’extrapo-

lation de surfaces géologiques par modèles numériques 3D : ces outils n’ont

pas fonction à proposer une solution unique, et ne sont pas suffisants à eux

seuls pour assurer la qualité d’un modèle géologique.


Valeurdu

R-IndexFiabilité Description

7,5 - 10Bonne àtrès bonne

Les limites et les failles reportées dans un tel secteur sont certainement présentes et seront rencontrées dans un intervalle de ± 25-50 m ; l’épaisseur des niveaux lithologiques peut avoir une erreur de 10-20%.

5 - 7,5Moyenne à bonne

Les limites et les failles reportées dans un tel secteur sont certainement présentes et seront rencontrées dans un intervallede ± 50-100 m ; l’épaisseur des niveaux lithologiques peutavoir une erreur de 30-50%. Outre celles indiquées, pourraient être présentes d’autres failles mineures.

2,5 - 5Faible àmoyenne

Les limites et les failles reportées dans un tel secteur sont certainement présentes et seront rencontrées dans un intervalle de ± 100-200 m ; l’épaisseur des niveaux lithologiques peut avoir une erreur de 50-100%. Outre celles indiquées, pourraient être présentes d’autres failles principales.

0 - 2,5Peu ou pas fiable

Les limites et les failles reportées dans un tel secteur pourraientêtre absentes, alors que d’autres éléments pourraient être présents. L’épaisseur des niveaux lithologiques n’est pas définie. Pourront être présents d’autres éléments géologiques en dehors de ceux qui sont prévus.


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Le GT32 recommande donc que le géologue en charge de la modélisation

soit le géologue du projet et non un spécialiste de modélisation extérieur au

projet. Par ailleurs, rappelons qu’une modélisation 3D n’a de sens que si le

nombre et la quantité de données factuelles sont représentatifs de la zone à

étudier.

e) Planning des reconnaissances :

On insistera encore sur la grande importance des reconnaissances effectuées

en tout début d’étude, si l’on veut encore avoir le temps d’optimiser le projet,

notamment en modifiant son tracé.

4 - Fiche d’évaluation « Qualité des reconnaissances »

La fiche « Qualité des Reconnaissances » donnée ci-après a été bâtie sur le

modèle des Protocol Sheets élaborés par la Commission « Design Methodo-

logy » de la Société internationale de Mécanique des roches (ISRM Rock

Engineering Design Methodology Commission). Ces fiches recouvrent des

domaines aussi précis que les conditions géologiques, les contraintes en place,

les fractures et les failles, les propriétés du massif, etc.

C’est donc selon une approche de type « check-list » qu’une centaine de

questions ont été élaborées spécifiquement pour le domaine de la reconnais-

sance des ouvrages souterrains. L’objectif est d’aider à conduire et évaluer

une campagne de reconnaissance, depuis l’élaboration du programme et le

suivi sur site, jusqu’à la procédure d’analyse des résultats. De manière plus

pragmatique, cette fiche constitue une sorte de pense-bête visant essentiel-

lement à s’assurer qu’aucun élément technique majeur n’a été oublié et que

les procédures de suivi et d’analyse des reconnaissances correspondent aux

bonnes pratiques établies par la profession.

La fiche « Qualité des Reconnaissances », qui reste qualitative, a vocation à

être utilisée très tôt dans un projet, pour conduire une reconnaissance. Elle

peut être remplie plusieurs fois en fonction de l’avancement d’un même projet.

Ensuite, les résultats de la reconnaissance peuvent faire l’objet d’une

estimation quantitative de leur fiabilité, par exemple grâce à une analyse de

type R-Index (cf. § 2 de la présente Annexe).

Dans la fiche, chaque ligne correspond à une question à laquelle il conviendrait

idéalement de répondre par l’affirmative. Cependant, certaines questions sont

très dépendantes de la phase de reconnaissance considérée et pourront de

ce fait rester sans réponse, en particulier dans les études préliminaires.

Néanmoins, et surtout lors des études d’avant-projet et de projet, les points

restés sans réponse ou ayant une réponse négative doivent pouvoir être

justifiés (par exemple reportés à une phase future, non appropriés au site, etc.)



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1 - Un constat peu satisfaisant

Force est de constater que la représentation des objets géologiques incertains

(interfaces, failles, changements de faciès, hétérogénéités locales…) est

parfois maladroite, incomplète, ambigüe ou carrément absente – ce qui est

source de malentendus et peut conduire à des contentieux. Sachant que la

coupe géologique dessinée par le géologue sera souvent utilisée telle quelle

par des ingénieurs calcul ou travaux, dont la culture géologique est souvent

faible, il est indispensable de tenir compte de cette réalité dans le mode de

représentation des informations géologiques.

De plus, l’expérience montre que les commentaires et réserves faits par le

géologue sont peu à peu oubliés (voire supprimés…) dans les documents

successifs du projet, et que le Mémoire de synthèse géotechnique n’est pas

véritablement lu ou assimilé par tous les intervenants. C’est ainsi que le profil

en long géotechnique prévisionnel, que l’on voit affiché dans tous les bureaux

de chantier, finit par acquérir un « statut » qui dépasse largement les intentions

du géologue qui avait dessiné à l’origine le modèle géologique ayant servi de

base à ce profil en long géotechnique.

2 - Processus d’élaboration des coupes géologiques

Dès la première esquisse d’un projet de tunnel, on établit toujours une coupe

géologique prévisionnelle. Ce document emblématique du projet souterrain va

évoluer sensiblement au fur et à mesure de la progression des études, jusqu’à

devenir un outil essentiel de pilotage du chantier. L’objet du présent chapitre

est de définir quelques spécifications pour l’établissement de ces coupes

géologiques, adaptées à chaque stade d’avancement du projet.

2.1 - Du modèle géologique à la coupe géologique

Fondamentalement, toute coupe géologique dérive d’un Modèle géologique,

que l’on peut définir comme étant l’idée que l’on se fait, à un moment précis et

à partir des données disponibles, de la configuration des terrains dans

l’espace. Ce modèle est toujours une représentation approchée d’une réalité

mal connue, que le géologue interprète au mieux sur la base de ses connais-

sances et de ses observations ; cette interprétation est bien sûr destinée à

évoluer et à se préciser au fur et à mesure des reconnaissances. (cf. fig. 1).

Dans l’esprit du géologue, le modèle géologique est forcément une construction

en 3D. Pour le représenter, on avait recours autrefois à des coupes sériées,

exceptionnellement à des maquettes. Aujourd’hui, l’informatique permet de

donner au modèle une existence virtuelle, et de le visualiser dans tous les sens ;

en outre, elle facilite la mise en cohérence géométrique entre les données de

sondage, les affleurements et les coupes interprétatives, verticales ou

horizontales ; enfin et surtout, elle permet de superposer en 3D l’emprise des

ouvrages projetés avec la géologie. Ces avantages des modèles numériques

sont d’autant plus évidents que la géologie et les ouvrages sont géométrique-

ment complexes.

Les différents types de coupes géologiques que l’on peut dessiner sont toutes

issues de ce modèle, par intersection avec un plan de coupe. Pour bien faire

– en particulier dans les sites à géologie complexe – il convient d’élaborer

successivement les documents suivants :

a) Une carte des affleurements et une carte géologique interprétée (voir

§ 4.1 ci-dessous) ;

b) Un Schéma géologique de principe (ou “coupe géologique conceptuelle”) :

c’est un simple dessin, clair mais sans échelle précise, qui est établi par le

géologue dès la phase Etudes préliminaires ; son but essentiel est d’expliciter

la logique géologique du site compte tenu de son histoire (genèse, tectonique,

érosion, altération…).

c) Une Coupe géologique documentaire : c’est un document de travail inter-

médiaire, à établir dès que l’on dispose de données de sondage et à compléter

après chaque phase de reconnaissance. On y reporte à une échelle détaillée

toutes les données factuelles disponibles : topographie, logs de sondages,

diagraphies, piézométrie, résultats d’essais, horizons géophysiques, affleure-

ments, galeries de reconnaissance… Cette coupe s’articule avec le plan

d’implantation des sondages et éventuellement avec la carte d’affleurements.

Son objectif est de permettre la confrontation, sur un même document,

d’informations d’origine diverse, en vue d’esquisser le dessin des interfaces,

de corréler des données dans l’espace à la lumière du modèle géologique, de

déceler des valeurs aberrantes, etc.


Annexe 3 - Elaboration du modèle géologique et représentation graphique des incertitudes

Figure 1 - Exemple de représentation graphique de plusieurs hypothèses géologiques (projet de stockage de déchets radioactifs du Wellenberg, Suisse).

“Optimistes”

“Réalistes”

“Pessimistes”

“Optimistes”

“Réalistes”

“Pessimistes”

Limites des marnes valanginiennes

Limites schistes tertiaires / calcaires et grès de la nappe de l’Axen

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d) Une Coupe géologique interprétative : sur ce document, souvent à une

échelle moins détaillée que la coupe documentaire, les données de base

peuvent être en partie gommées au profit d’informations interprétées, qui

représentent la meilleure prévision du géologue : dessin des interfaces les

plus probables (avec si possible représentation graphique de l’incertitude),

position supposée des failles, description graphique des rapports entre unités,

style des déformations ductiles ou cassantes, etc.

Afin d’éviter la perte d’information, les documents « c » et « d » peuvent être

confondus en un document unique appelé coupe géologique prévisionnelle.

2.2 - Le profil en long géotechnique

Une fois achevées les reconnaissances d’Avant-projet, il convient d’en

récapituler les résultats sur une planche synthétique appelée « Profil en long

géotechnique » (équivalent du terme « maquette géotechnique » utilisé dans

les milieux ferroviaires). Ce document est dessiné à une échelle horizontale

variable selon la complexité du site et l’avancement du projet (entre 1/10 000

et 1/2000, le plus souvent) ; il comprend deux parties :

⇒ en haut, la coupe géologique interprétative décrite ci-dessus. Elle incorpore,

sous forme graphique et avec des notes ou encadrés, toutes les informa-

tions utiles pour que les incertitudes et les hétérogénéités géologiques

soient bien mises en évidence ;

⇒ en bas, des lignes horizontales, qui décrivent au droit de chaque formation

traversée ses caractéristiques lithologiques, hydrogéologiques et géotech-

niques, sous forme de valeurs moyennes et de commentaires (par ex.

pourcentage d’occurrence de chaque classe de terrain, résistance moyenne

+/- écart-type, exhaure probable par ml…).

La présentation et le contenu souhaitable de ce profil en long géotechnique

ont été détaillés dans la Recommandation AFTES/GT1 de 2003 (p. 168), mais

ils peuvent varier notablement selon les sites. Dans la pratique, ce profil

en long reste l’œuvre majeure du géotechnicien du projet : il doit donc être

directement compréhensible et exploitable par les ingénieurs de génie civil

chargés de la conception et de la réalisation de l’ouvrage. L’expérience montre

qu’il deviendra leur principal outil de travail : c’est dire tout le soin qu’il faut

apporter à son dessin, aux commentaires associés et aux termes utilisés dans

sa légende.

De plus, il est recommandé d’indiquer clairement dans un encadré que « Le

présent Profil en long est un complément indissociable du Mémoire de synthèsegéotechnique dont il est l’illustration », et de faire des renvois similaires dans

ledit mémoire.

3 - Recommandations générales

Les cartes et coupes géologiques visent à représenter de manière continue la

nature géologique du sous-sol à partir d’observations et données discontinues,

plus ou moins abondantes et éparses. Il s’agit donc de documents interprétés,

ou « modèles », qui représentent la géologie la plus vraisemblable en 2D. Les

modèles en 3D répondent à la même logique mais seront traités plus loin du

fait de leur plus grande complexité.

Une carte ou une coupe géologique est construite par le géologue à partir de

données plus ou moins fiables et plus ou moins abondantes ; elles reflètent

la compréhension par l’auteur de la géologie concernée, en cohérence avec

les données disponibles, l’environnement géologique et les connaissances

géologiques régionales (cf. Annexe 2). L’abondance et la pertinence des

données influent bien sûr de façon primordiale sur la fiabilité du document,

mais les retours d’expérience sur des contextes géologiques voisins, utilisés

pour établir ce document, augmentent cette fiabilité.

Dans le cadre de coupes géologiques destinées au génie civil, et à la différence

des coupes « académiques » plus conceptuelles, il est particulièrement impor-

tant d’être précis et rigoureux sur la géométrie des couches (épaisseurs,

pendages, plis…), sur la localisation des contacts et des failles, ainsi que

sur l’incertitude attachée à cette localisation ; en effet, les conséquences de

ces incertitudes peuvent être très importantes vis-à-vis de la conception de

l’ouvrage, de son mode de construction, etc.

Le GT32 a donc formulé diverses recommandations sur la façon de représenter

la géologie (et les incertitudes associées) sur les documents utilisés en génie

civil. L’ambition est d’arriver in fine à une représentation graphique qui

permette de visualiser à la fois la connaissance et la méconnaissance des

terrains susceptibles d’être traversés par un ouvrage souterrain. D’une façon

générale, le GT 32 recommande :

• De distinguer clairement (et de conserver à part) d’une part les données

factuelles qui ont permis au géologue de dessiner une carte ou une coupe,

d’autre part les interprétations ; en effet, il pourra être utile aux autres inter-

venants (comme à d’autres géologues susceptibles de reprendre le projet)

de savoir à partir de quelles données la carte ou la coupe a été établie. La

meilleure façon de mettre en évidence le degré d’incertitude d’une carte ou

d’une coupe est d’y faire figurer à la fois les données factuelles sûres qui

ont servi à l’élaborer, et l’extrapolation proposée par le géologue ;

• De veiller à ne reporter sur les cartes et les coupes que des figurés ou

symboles non ambigus : il ne faut pas que ceux-ci soient considérés en

eux-mêmes comme des éléments bien localisés (et géométriquement

contraints) de la structure géologique du massif. Il s’agit en particulier des

symboles relatifs aux cavités karstiques, aux plissements, aux filons et autres

hétérogénéités, qui ne peuvent être représentés selon leur géométrie et leur

localisation précises ;

• De représenter au mieux sur les coupes, en particulier au niveau de l’ouvrage

projeté, l’incertitude liée à l’existence et à la géométrie de l’objet géologique

dessiné.

4 - Représentation graphique des données géologiques

4.1 - Données à représenter sur la carte géologique

La carte géologique constitue le document de base de toute étude géologique ;

elle est indispensable pour la construction des coupes géologiques et des

modèles 3D.

Dans la cadre de travaux souterrains, la carte géologique est un document

intermédiaire peu utilisé par l’ingénieur de génie civil. Il est cependant utile

d’observer certaines « règles » dans l’établissement de ces cartes, notamment



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pour éviter toute perte d’informations en cas de changement du géologue en

charge du projet.

Idéalement, toute carte géologique devrait s’accompagner d’une carte

d’affleurements, soit sous forme de document séparé (de type « carte docu-

mentaire »), soit sur la carte géologique elle-même par une distinction des

zones d’affleurements (teinte plus sombre/plus appuyée par exemple ou avec

contour spécifique), comme sur la figure 2.

Sur la carte des affleurements devront aussi être indiqués les terrains meubles

superficiels qui peuvent avoir des conséquences sur le projet (dépôts

alluvionnaires, terrains glissés, mouvements de terrain actifs, faciès d’altéra-

tion, etc.) ; de nombreux tunnels urbains sont entièrement creusés dans les

formations dites superficielles (meubles ou indurées), qui sont alors à traiter

comme toute autre formation géologique. Dans le cas des ouvrages profonds,

la représentation des affleurements de formations superficielles a son impor-

tance lorsqu’elles sont suffisamment épaisses pour masquer complètement

le substratum (leur représentation indique alors qu’aucune observation directe

sur le substratum n’a pu être obtenue en surface).

En plus des zones d’affleurement, il est utile de reporter sur la carte géologique

finale (ou au moins sur la carte documentaire) tous les points d’observation

géo-référencés (GPS) et numérotés. Des informations particulières relatives à

ce point d’observation pourront être directement reportées sur la carte (mesure

structurale par exemple). La présence de ces points d’observations sur la carte

des affleurements atteste de leur observation directe. Ces points et leur

géolocalisation devront par ailleurs être consignés dans une base de données,

ou un tableau type Excel, fournis avec les documents cartographiques.

4.2 - Données à représenter sur les coupes géologiques

Les coupes géologiques sont construites à partir de données de surface et de

profondeur :

• En surface, c’est la carte géologique qui permet de localiser les contacts,

les failles et autres données spécifiques (plissements, familles de disconti-

nuités, dolines...) avec l’incertitude qui leur est liée (voir plus loin) ;

• En profondeur, des observations directes peuvent être faites à partir de

forages (notamment carottés) et éventuellement d’ouvrages souterrains

existants (carrières, galeries minières ou hydrauliques…) ou de galeries de

reconnaissance. Elles peuvent être très fiables pour ce qui est de l’informa-

tion lithologique (à l’erreur de position près), mais moins précises pour ce

qui est des données structurales (dont la mesure en « position réelle »,

en forage ou sur carottes, est toujours lourde et délicate).

Par ailleurs, les observations en forage ou galerie ne sont pas forcément faites

dans le plan de coupe. Plus le forage est éloigné, plus l’incertitude liée à la

projection sur le plan de coupe augmente ; en outre, il convient de choisir la

meilleure direction de projection en fonction de l’orientation des couches, ce

qui nécessite de connaître celle-ci. Les erreurs potentielles de projection intro-

duisent donc une incertitude supplémentaire sur la représentation des

couches. Il est donc recommandé de reporter les forages sur les coupes (avec

leur trajectoire projetée), en distinguant graphiquement (trait plein) ceux qui

sont « proches » du plan de coupe (distance à déterminer en fonction du

contexte) de ceux (tiretés) qui s’en éloignent et en précisant la distance (en

avant ou en arrière) par rapport au plan de coupe.

La où c’est possible, il est utile de rajouter au-dessus de la coupe géologique

un extrait de la carte des affleurements le long du tracé, de façon à présenter

sur un même document la localisation des données factuelles utilisées (position

des affleurements, des forages, etc.).

La géophysique (sismique, magnétisme, gravimétrie…) peut fournir des infor-

mations indirectes sur la nature et la structure du sous-sol et la position des

interfaces, à condition qu’il y ait des contrastes lithostructuraux importants.

Mais les résultats de la géophysique ne sont utilisables que s’ils sont calés sur

des sondages carottés et si la structure géologique n’est pas trop complexe ; si ces

deux conditions sont réunies, ils peuvent apporter des informations de grande

valeur sur la continuité (ou l’absence de continuité) des couches entre sondages.

4.3 - Représentation de la géologie interprétée

4.3.1 - Les figurés symboliques

Le choix d’un figuré sur une carte ou une coupe géologique n’est pas anodin :

• des figurés anisotropes peuvent être utilisés pour représenter l’anisotropie

des roches (alternances de bancs sédimentaires, schistosité principale…) ;

mais cette utilisation n’est justifiée que si l’on a une bonne idée de l’orien-

tation réelle de cette anisotropie. Reporter sur une coupe une orientation

potentiellement erronée peut induire en erreur les ingénieurs utilisateurs de

la coupe ;

• la représentation de replis multiples du terrain par un figuré de plis a sans

doute moins d’implications, mais il est quand même nécessaire de préciser

s’il s’agit d’un « figuré symbolique » mettant en évidence l’existence répétée

de plis, ou s’il s’agit de plis réels observés in situ ;

• dans le cas d’une formation hétérogène, les hétérogénéités (enclaves de

taille variable, gros bancs, variations latérales de faciès, cavités karstiques)

ne seront représentés que lorsque leur présence est attestée (ou fortement

supposée) à l’emplacement où elles sont reportées. Dans le cas contraire,


Figure 2 - Extrait de carte géologique interprétée avec indication des affleurements.


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la présence de ces hétérogénéités sera indiquée dans le texte de la légende,

et éventuellement par un figuré purement symbolique et non ambigu (et

localement par un signal d’alerte, cf. plus loin).

D’une manière générale, plutôt que d’utiliser des figurés potentiellement ambi-

gus, il est préférable de différencier les formations géologiques par des cou-

leurs « à plat » (ou des niveaux de gris) et de réserver les figurés à des cas

très particuliers. Une autre solution consiste à représenter le style tectonique

de détail dans des « zooms », entourés par des cercles, comme si l’on donnait

un coup de loupe sur une zone particulière.

4.3.2 - La légende

La légende des cartes et coupes géologiques revêt une très grande importance :

elle doit être complète, suffisamment détaillée, très soignée, et surtout cohé-

rente avec le texte du rapport. Des renvois explicatifs avec commentaires

peuvent être utiles.

4.3.3 - Les compléments graphiques

Sur une coupe géologique (et éventuellement sur une carte), il peut être utile

d’attirer l’attention sur les caractéristiques de la roche par un panneau d’alerte

du type ci-dessous (en l’occurrence, roche très plissée selon une géométrie

mal déterminée). (fig. 3).

Figure 3 - Exemple de panneau d’alerte

Ce type de panneau d’alerte peut être utilisé pour signaler la présence locale

d’une zone très fracturée, ou très karstifiée (en complément des informations

fournies par la légende) ; ces données doivent également figurer sur les lignes

horizontales situées sous le profil en long géotechnique, avec de gros points

ou étoiles rouges pour prévenir le lecteur.

Il peut être également utile d’introduire des représentations graphiques

complémentaires sur la coupe géologique (ou sur un document séparé), par

exemple sous forme de vignettes (fenêtres « grossissantes » centrées sur

des secteurs clés) ou de coupes perpendiculaires. Des renvois à d’autres

documents (écrits ou graphiques) sont aussi encouragés.

5. - Représentation de l’incertitude liée aux interfacesgéologiques

5.1 - Utilisation de l’épaisseur des traits

Que ce soit pour les cartes ou les coupes géologiques, la représentation des

incertitudes se fait habituellement en différenciant le type de trait qui marque

les contours géologiques et les failles. Nous recommandons trois niveaux de

représentation pour chacun de ces éléments linéaires (sachant que ces niveaux

n’ont pas tout à fait la même signification s’il s’agit d’un contour ou d’une

faille) :

a) Pour les contours géologiques, l’incertitude figurée va concerner surtout

la trace cartographique du contour (et non son existence, sauf dans certains

cas) :

⇒ Trait plein : il est réservé aux contacts directement observés sur le

terrain (ceux-ci seront mis en évidence par les affleurements reportés

ou par un point d’observation) ; l’incertitude de localisation est quasi

nulle ou négligeable à l’échelle de représentation choisie ;

⇒ Trait en tiretés serrés : le contour est dessiné avec une précision

moyenne (selon une incertitude chiffrée dépendante de l’échelle de

représentation et à préciser au cas par cas) ;

⇒ Trait en tiretés plus espacés, avec éventuellement des points d’interro-

gation intercalés : le contour est dessiné avec une grande imprécision,

son existence même dans la zone considérée est douteuse.

Dans certains cas, le géologue peut dessiner en tiretés plusieurs hypothèses

possibles, sur plusieurs feuilles ou sur des encadrés séparés. (cf. fig. 1).

Lorsque la présence d’une formation est douteuse, un point d’interrogation

au niveau de la formation représentée (et pas simplement au niveau du contact)

est souhaitable. Et en cas de gros doute sur la nature géologique du sous-sol,

mieux vaut ne rien dessiner du tout (zone blanche avec des « ? ») que de

proposer une géologie très vraisemblablement fausse. Cette option de laisser

des zones blanches sur les coupes doit cependant être réservée aux coupes

dessinées en phases amont, ou dans des cas extrêmes où une inconnue

majeure subsiste encore. Des méconnaissances « mineures » peuvent être

globalisées en les incluant au sein d’une formation à caractère hétérogène

dans le descriptif de cette dernière. Une alternative est de proposer plusieurs

lithologies possibles, en inscrivant plusieurs notations de roches sur fond blanc

(sur la carte), ou en dessinant plusieurs coupes distinctes (sur la coupe

géologique).

Dans le cas d’un passage progressif d’une formation à l’autre, un figuré en

pointillé peut être adopté : il ne donne pas d’information sur la précision de la

localisation (moins importante dans ce cas-là) mais uniquement sur la nature

progressive du contact.

b) Pour les failles, l’incertitude porte à la fois sur leur existence et sur leur

trace cartographique :

⇒ Trait plein : la faille a été vue (sur le terrain ou par imagerie

aérienne/satellitaire) ou clairement déduite (par décalage des terrains)

au moins localement, et elle est dessinée avec une bonne précision ;

⇒ Trait en tiretés serrés : l’existence de la faille est probable, et son tracé

plus ou moins précis ;

⇒ Trait en tiretés plus espacés avec des « ? » intercalés : l’existence de

la faille est hypothétique ainsi que sa trace.

Actuellement, que ce soit pour les contours ou les failles, cette figuration

en différents types de traits est très souvent pratiquée de manière partielle

(seulement deux types de traits) ; elle est en général excessivement optimiste

(abus des traits pleins).



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5.2. - Représentation de l’épaisseur des failles

L’épaisseur des zones broyées associées aux failles recoupées par un projet

de tunnel est une variable qui intéresse fortement les ingénieurs. Un figuré en

hachures croisées (croisillons) est couramment utilisé et bien adapté pour repré-

senter ces zones broyées, lorsqu’elles sont effectivement observées (et d’épais-

seur adaptée à l’échelle du document). Mais le plus souvent ces zones broyées

ne sont pas observables en surface (recouvrement par des formations super-

ficielles). Les forages carottés sont alors le meilleur moyen de les caractériser.

La représentation de l’épaisseur des failles par un trait d’épaisseur propor-

tionnelle à cette épaisseur ne se pose vraiment que pour les coupes à échelle

très détaillée : pour visualiser une faille de 5 m (c'est-à-dire la représenter par

une épaisseur visible minimale de 2 mm), il faut que l’échelle soit au moins

le 1/ 2500. Sinon, c’est le figuré utilisé qui pourra éventuellement permettre

de distinguer les failles « majeures » ou « mineures », voire des indications

chiffrées (sur la coupe) quant à l’épaisseur de la faille.

Mais on se doit d’être prudent en ce qui concerne la distinction faite sur certaines

cartes ou coupes entre failles majeures et mineures : du point de vue de l’ingé-

nieur, la distinction devrait être principalement basée sur leurs caractéristiques

géotechniques, alors que le géologue cartographe s’intéresse plus à leur rôle

géodynamique. Dans le cadre des projets de tunnels, il faudra donc être clair sur

la nature et la signification des failles reportées sur les coupes géologiques.

5.3 - Représentation par les positions extrêmes des contacts

Pour bien mettre en évidence le degré d’incertitude sur les

contours et les failles, une autre solution consiste à repré-

senter les positions extrêmes possibles (autrement dit,

ce qu’on appelle souvent la « fourchette d’incertitude »).

La plupart du temps, ce sera le géologue qui estimera

cette fourchette à partir des données disponibles à

proximité, de sa connaissance régionale et de son expé-

rience. Cette estimation est donc interprétative mais

les interrogations du géologue sont clairement expri-

mées par le mode de représentation : le géologue est

tenu « de transcrire la part de doute ou d’ignorance dans

sa compréhension de la géologie souterraine », et ce

dans l’intérêt bien compris du maître d’ouvrage.

5.3.1 - Représentation des hypothèsesextrêmes

Les incertitudes et interrogations peuvent être figurées à

travers la présentation de plusieurs (généralement deux)

interprétations relativement contrastées, comme cela est

pratiqué en Suisse. (cf. fig. 1). Ces différentes interprétations ont pu être présentées

en tant qu’hypothèses « extrêmes » (dans les limites du réalisme), ou d’hypothèses

« optimiste » et « pessimiste » que l’on peut définir, comme n’ayant que « peu de

chance » d’être dépassées de chaque côté (autrement dit, la réalité a « de grandes

chances » d’être à l’intérieur des hypothèses maximales et minimales). A noter

que cette notion de configuration géologique optimiste ou pessimiste présuppose

déjà une idée des conséquences en termes de génie civil.

Certes, la représentation d’hypothèses extrêmes ne permet pas d’intégrer la

variabilité de l’incertitude tout au long du tracé et constitue un choix limitatif

de la part du géologue ; mais ce choix a le gros avantage d’être simple, très

compréhensible, et d’attirer immédiatement l’attention. Le plus souvent, la

multitude des scénarios envisageables est quasiment impossible à représenter

sur une coupe géologique.

Il est très difficile et sans doute illusoire de vouloir quantifier la probabilité qu’a

la réalité de se trouver entre les extrêmes, sauf lorsqu’un contexte géologique

simple et des données abondantes permettent de faire une estimation géo -

statistique basée sur un calcul rigoureux. Dans ce cas, les hypothèses

extrêmes peuvent être assimilées aux bornes de l’intervalle de confiance com-

pris entre (m + σ) et (m - σ), m étant la moyenne estimée et σ l’écart-type

d’estimation. La probabilité de rencontrer la réalité dans cet intervalle est égale

à 68 % lorsque la répartition des écarts suit la loi normale ; si l’on avait pris

comme bornes (m ± 2σ), cette probabilité monterait à 96 %. C’est cette

démarche qui a été utilisée pour calculer et dessiner automatiquement la coupe

géologique la plus probable au droit du tunnel sous la Manche (cf. figure 4).


Figure 4 - Coupe géologique du tunnel sous la Manchecalculée entre les PK 7 et 10,5 ; la courbe médiane au

milieu du fuseau rouge représente la cote la plus probabledu toit de l’Argile du Gault ; la demi-largeur du fuseau

d’incertitude est égale à l’écart-type d’estimation.


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5.3.2. - Autres types de représentation des incertitudes

Il est souhaitable de représenter de manière détaillée, tout au long d’une coupe,

l’incertitude relative à la localisation de chaque objet géologique (contact entre

deux couches, faille, etc.). Pour cela, il faut d’abord d’imaginer les positions

extrêmes du contact, telles qu’elles ont été définies ci-dessus. A noter qu’un

passage progressif entre deux formations peut être représenté de la même

manière. Quatre types possibles de représentation de ces positions extrêmes

sont décrits ci-après :

Représentation n° 1 : La fourchette d’incertitude est représentée sur

l’ensemble de la coupe, au niveau de chaque contact ou faille (fig. 5). La bande

d’incertitude qui en résulte peut se réduire à un trait, tant en surface

(affleurement) qu’en profondeur (par ex. au droit d’un forage ayant recoupé

un contact net entre les formations A et B).

Ce type de représentation est bien adapté lorsqu’il ne concerne que quelques

contacts, mais il peut devenir rapidement illisible en cas de multiplication

des contacts (chevauchement des bandes d’incertitude).

Figure 5 - Représentation n° 1 : coupe géologique avec bande d’incertitude sur la position d’un contact.

Représentation n° 2 : La représentation des incertitudes de position sur

les contacts (ou les failles) est faite uniquement à la cote du projet, sur une

« mini-coupe » placée sous la coupe principale et réduite à une étroite zone

verticale le long du tracé (fig. 6) ; l’incertitude est exprimée par une bande

plus ou moins large correspondant à la zone au niveau de laquelle l’une ou

l’autre des formations en contact peut être rencontrée.

Ce type de représentation a l’avantage de ne représenter les incertitudes qu’à

la cote du projet, car c’est bien là qu’on veut les connaître. Mais on retrouve

l’inconvénient indiqué plus haut en cas de contacts proches et/ou multiples

(chevauchement des bandes d’incertitudes).

Représentation n° 3 : On ne représente plus ici les positions extrêmes des

contacts par leur géométrie réelle en coupe verticale, mais par des signes

conventionnels reportés sur un bandeau placé sous la coupe principale. Deux

types de signes peuvent être utilisés (fig. 7) :

Type 3a : la barre d’incertitude. On reporte sur le bandeau une barre centrée

sur la position la plus probable du contact. Cette méthode permet de

représenter l’incertitude même en cas de contacts rapprochés, en décalant

légèrement les différentes barres pour qu’elles ne se chevauchent pas (quitte

à élargir le bandeau).

Ce mode de représentation peut être simplifié lorsque l’épaisseur des couches

successives est bien connue et que l’incertitude porte uniquement sur leur

position : on ne représente alors qu’une seule barre d’incertitude pour toute

la série stratigraphique.

Figure 7 - Représentations 3a et 3b : coupe géologique et bandeaux de position des contacts à la cote du projet, avec barre d’incertitude (3a) ou trait oblique (3b).

Type 3b : le trait oblique. On reporte sur le haut et le bas du bandeau les

positions extrêmes du contact au niveau du projet et on les relie par un trait

oblique, dont la pente est par conséquent d’autant plus forte que l’incertitude

est faible. L’avantage de cette méthode est de bien visualiser les contrastes

d’incertitude tout au long de la coupe, et d’être applicable à des successions

de contacts géologiques même très serrés (cf. fig. 8).

Le type de représentation 3b demande à être bien explicité en légende, car

il est moins intuitif que le type 3a : l’expérience montre en effet que les gens

non initiés confondent souvent ce bandeau d’incertitude avec une coupe

géologique horizontale à la cote du tunnel, ce qui n’est pas le cas. A titre

d’exemple, on trouvera sur la figure 8 un extrait de coupe géologique prévi-

sionnelle avec représentation de l’incertitude par traits obliques.


Contact A/B : position estimée la plus probable et zone de position possible (bande d’incertitude).

Contact A/B : position estimée la plus probable et bande d’incertitude.

Figure 6 - Représentation n° 2 : coupe géologique verticale et « mini-coupe » à la cote du projet avec bande d’incertitude.

Zones d’incertitude figurées par la limite +/- inclinée rejoingnant les positions min et max des contacts.

Barres d’incertitude sur la position des contacts


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5.3.3 - Cas des contacts tangents au plan vertical du tracé d’un projet linéaire

Les représentations précédentes sont adaptées pour des contacts faisant un

angle assez fort avec le plan vertical du tracé, contacts qui seront de toute façon

recoupés par le projet. Dans le cas de contacts tangents à ce plan, l’incertitude

sur un contact peut impliquer que celui-ci sera ou ne sera pas recoupé par le

projet. Deux moyens peuvent rendre compte de cette incertitude :

• en joignant une coupe horizontale (éventuellement réduite à un bandeau

étroit) à la coupe verticale, sur laquelle le caractère tangent du contact (avec

éventuellement sa bande d’incertitude) apparaîtra clairement ;

• et/ou en indiquant les autres formations qui peuvent être traversées si le

contact n’est pas recoupé par le projet : le schéma de la figure 8 bis illustre

cette possibilité , en association avec une représentation de type « Trait

oblique ».

5.4 - Représentation des incertitudes dans l’espace 3D

Pour les projets d’ouvrages linéaires, la représentation de la géologie en 3D

se fait le plus souvent à partir de plusieurs coupes 2D sécantes entre elles,

afin d’une part de bien visualiser la géologie autour du projet, d’autre part

d’assurer la cohérence géométrique de l’ensemble. Idéalement, chaque projet

devrait être illustré par le profil géologique en long, une ou

plusieurs coupes transversales et une coupe horizontale à la cote

du projet.

L’ensemble de ces coupes constitue une représentation plus

complète, par rapport au profil en long seul, du modèle géologique

du projet ; cependant, ces coupes restent une représentation dis-

continue de la géologie en 3D. Dans un tel modèle, la représenta-

tion des incertitudes sur les contacts pourra se faire sur chacune

des coupes géologiques, selon les procédures exposées plus haut.

Des tentatives pour représenter de manière à peu près continue

la géologie en 3D ont toujours existé à travers la réalisation

manuelle de blocs-diagrammes, mais c’est l’avènement du numé-

rique qui a permis de rentrer vraiment dans la modélisation et la

représentation géologique continue en 3D. Depuis la fin du

vingtième siècle, des logiciels de modélisation 3D sont apparus

et se développent régulièrement : leur utilisation est amenée très certainement

à se développer au fur et à mesure que leurs potentialités et leur facilité

d’utilisation vont progresser.

Cependant, un travail de modélisation 3D restera toujours une opération com-

plexe et dans le cas d’ouvrages linéaires, il est probable que la modélisation

3D restera limitée à des secteurs ciblés, soit du fait d’une géologie complexe,

soit du fait de la complexité variable des ouvrages de génie civil. La modéli-

sation numérique 3D est avant tout un outil qui permet de vérifier la cohérence

des données et des interprétations, et de proposer de nouvelles interprétations.

Dans le cas de projets qui concernent non pas un linéaire mais un volume

souterrain (sites de stockage souterrain, cavernes hydroélectriques, gares

souterraines…), il est utile et il sera de plus en plus demandé de modéliser

et représenter en 3D l’ensemble de la zone concernée.

La représentation graphique des incertitudes sur les contacts pour l’ensemble

d’une zone modélisée en 3D ne peut plus se faire sous forme de bandes

d’incertitude, limitées par construction au 2D. Il faut donc concevoir une

représentation sous forme d’une zone volumique d’incertitude le long des

contacts, limitée par les positions extrêmes estimées de ces contacts. Pour

plus de lisibilité du modèle, cette représentation doit être restreinte aux

contacts considérés comme majeurs du point de vue de l’incidence géotech-

nique. Là aussi, on peut choisir de représenter les positions extrêmes

plausibles des contacts majeurs sur des modèles séparés.

D’autres modes de représentation 3D de l’incertitude sont également possibles

dans le cas où l’on utilise des méthodes de modélisation « stochastiques ».

Dans ce cas on construit automatiquement via le logiciel de modélisation n

modèles géologiques, tous compatibles avec les données, mais constituant

autant de variantes possibles de la réalité. Si l’on traduit ces modèles en termes

de voxels, on peut calculer pour chaque cellule 3D la probabilité d’être dans

une formation donnée. On a ainsi accès à une représentation volumique de

l’incertitude. On peut par exemple représenter l’ensemble des cellules 3D qui

ont une probabilité >80% d’être dans une formation F, ce qui délimite un objet

3D qui peut être de forme très complexe.


Figure 8 - Exemple de coupe géologique prévisionnelle avec représentation de l’incertitude par traits obliques.

Figure 8 bis - Schéma de représentation d’une formation pouvant ou non être traversée (de type « Trait oblique »).

Incertitude sur la position des contacts

Pk maximum

PK 9

jmCM

jmC, I, tsD, tGsb

Pk minimum

Autres formations possiblesDegré de confiance sur la

présence de la formation :1-élevé, 2-moyen, 3-faible


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Fondamentalement, l’Hydrogéologie (c'est-à-dire l’étude des eaux souter-

raines) fait partie intégrante de la Géologie de l’ingénieur au sens large et elle

en est même un élément essentiel.

Pour les travaux souterrains, les principaux aspects hydrogéologiques à prendre

en compte, comme sources potentielles d’incertitude ou de risque, concernent :

• Les caractéristiques hydrogéologiques du massif rocheux, notamment sa

perméabilité ;

• Les caractéristiques des eaux souterraines (composition chimique, tem-

pérature, etc.) ;

• La charge hydraulique à la cote de l’ouvrage ;

• Le débit d’exhaure prévisionnel, avec l’impact des venues d’eau sur les

opérations de creusement et la gestion des eaux d’exhaure ;

• Les aspects environnementaux (impact des ouvrages sur les sources et les

réseaux superficiels, risque de tarissement de ces derniers, risques de

pollution à l’aval, etc.).

1 - Caractéristiques hydrogéologiques du massif

La perméabilité en grand du massif et en particulier celle des différents litho-

types présents au droit de l’ouvrage peut représenter une source d’incertitude

et de risque importante, car elle influe directement sur la prévision du débit

des venues d’eau pendant le creusement.

Il est donc important de distinguer et de caractériser les différentes unités

hydrogéologiques en fonction de la perméabilité des terrains. Les méthodes

pour mesurer ces perméabilités ont été décrites dans la recommandation du

GT1 « Caractérisation des massifs rocheux utile à l’étude et à la réalisation

des ouvrages souterrains » [1].

Les sources d’incertitude et de risque les plus importantes sont liées à une

mauvaise connaissance des valeurs de perméabilité ou à une variation de ces

valeurs au sein du massif. L’incertitude relative à la perméabilité et à sa varia-

tion au sein d’un même lithotype doit être bien indiquée et représentée dans

les profils géotechniques et dans le Mémoire de synthèse géotechnique.

Un exemple de représentation des variations de perméabilité des unités

hydrogéologiques est présenté sur les figures 9 et 9 bis.

Pour une analyse des risques pertinente, il est nécessaire d’évaluer les effets

liés à une mauvaise évaluation de la perméabilité et de définir les dispositions

permettant de réduire ces effets (investigations et essais de perméabilité com-

plémentaires, équipements spécifiques dans le tunnel, traitement préalable

des terrains, etc.).

2 - Caractéristiques chimiques et physiques des eauxsouterraines

Les principales caractéristiques chimiques et physiques des eaux souterraines

comprennent :

• La composition chimique des eaux, dont dépend leur comportement vis-à-vis

des matériaux ;

• Les valeurs de température, notamment en présence d’eaux hydrothermales

ou de gradients thermiques élevés (tunnels profonds).

Les incertitudes et les risques correspondants sont liés principalement à la

détermination des valeurs de ces caractéristiques, les essais pour déterminer

ces paramètres étant le plus souvent peu nombreux pour des raisons de logis-

tique (nécessité de forages profonds, échantillonnage difficile, etc.).

Les principaux risques sont les suivants :

• En ce qui concerne la composition chimique des eaux :

- L’agressivité vis-à-vis du béton liée par exemple à la présence de

sulfates, magnésium, ion ammonium, CO2 libre, dureté ;

- L’agressivité vis-à-vis de l’acier (saturation en O2, rapport HCO3/Ca,

pH, indice Larson) ;

- Le pouvoir incrustant (indice de saturation en CaCO3), particulièrement

important pour la conception du système de drainage du tunnel.

• En ce qui concerne les valeurs de température, notamment pour les eaux à

température élevée :

- L’impact des eaux d’exhaure sur l’environnement ;

- Les difficultés liées à la nécessité d’évacuer séparément les eaux les

plus chaudes.

Pour mieux appréhender ces risques, il doit être prévu dès la phase de concep-

tion une étude approfondie de la

ressource en eau (campagne de

prélèvements d’eau pour analyses

chimiques, suivi mensuel des

caractéristiques physiques telles

que débit, température et conduc-

tivité des points d’eau), et en phase


Annexe 4 - Incertitudes et risques hydrogéologiques

Figure 9 - Exemple de représentationdes variations de perméabilité desunités hydrogéologiques.


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travaux un contrôle systématique des caractéristiques des eaux. Il faut pouvoir

adapter en temps voulu les méthodes d’exécution et prévoir les mesures pré-

ventives à mettre en œuvre pour limiter les impacts ; dans certains cas, des

mesures de compensation doivent avoir été étudiées à l’avance afin d’être

prêt à les mettre en œuvre dans les plus brefs délais, en cas de perturbation

avérée de la ressource en eau.

3 - Charge hydraulique

La valeur de la charge hydraulique à la cote de l’ouvrage représente une des

données les plus importantes vis-à-vis de la conception de l’ouvrage

lui-même.

Dans le cas des tunnels superficiels (on considère comme superficiels les tun-

nels avec une couverture et donc une charge hydraulique inférieure à 20 m),

l’impact lié à l’incertitude sur la charge peut être considéré comme mineur.

Par contre, pour ce qui concerne les tunnels profonds, cet aspect revêt une

importance majeure : la détermination de la charge hydraulique peut

représenter un des objectifs principaux des reconnaissances.

Les incertitudes concernant la charge hydraulique sont principalement liées

aux facteurs suivants :

• L’incertitude liée à la définition des caractéristiques structurales du massif,

notamment des caractéristiques hydrauliques des discontinuités et du degré

d’interconnexion de ces discontinuités ;

• Les variations de la perméabilité dans le massif, liées notamment aux

structures principales (zones de faille et/ou de fracturation).

Pour réduire le degré d’incertitude, il est indispensable de prévoir une

campagne de reconnaissance spécifique pour la détermination des caracté-

ristiques hydrogéologiques du massif, en particulier :

- La mise en place d’un réseau de suivi de la ressource en eau en surface,

y compris essais de traçage pour comprendre les circulations aquifères ;

- La quantification des valeurs de perméabilité et de charge hydraulique

du massif rocheux par des essais type Lugeon ou « slug test » entre

packers ;

- L’installation de cellules piézométriques à différentes profondeurs, pour

mesurer la charge dans le massif à différents niveaux et identifier la

présence éventuelle de nappes différentes.

4 - Débit d’exhaure

Vu l’impact des venues d’eau à fort débit et/ou à forte pression sur les

opérations de creusement, ainsi que sur la gestion des eaux d’exhaure (débit

instantané, temporaire et permanent), les incertitudes liées à ce facteur

peuvent être à l’origine de risques importants.

Différentes méthodes sont disponibles pour estimer les valeurs du débit, lié

principalement à la perméabilité du massif, à la charge hydraulique et acces-

soirement à la section de creusement.

Ces informations doivent être clairement indiquées sur les lignes horizontales

du profil en long géotechnique (§ Annexe 3). Elles peuvent être avantageu-

sement complétées par :

• l’estimation des débits instantanés attendus au front de taille ;

• l’estimation des débits spécifiques stabilisés à l’arrière du front (exprimé

par exemple en l/s/100 m de tunnel ou l/min/10 m de tunnel) ;

• la mise en évidence des points critiques (zones à très fort débit) ;

• l’estimation des conditions de recharge de la nappe (venues d’eau pérennes

ou destinées à drainer progressivement le massif).

Dans le processus d’analyse des risques, l’eau à elle seule n’est que rarement

un problème crucial : les seuls impacts sont alors la gêne apportée aux travaux,

le règlement d’indemnités éventuelles suite au tarissement de points d’eau,

la pose de conduites supplémentaires, le pompage et le traitement des eaux

d’exhaure, etc. Ces impacts sont plus importants en cas d’interception

d’un conduit karstique majeur et dans le cas de creusement en attaque

descendante.

Enfin, les effets néfastes de l’eau peuvent être fortement amplifiés en cas de

conditions géotechniques défavorables (terrains incohérents susceptibles

d’être soutirés, terrains très perméables sous faible couverture, etc.).

5 - Aspects environnementaux

Les risques pour l’environnement liés à la gestion des eaux d’exhaure pendant

le creusement des tunnels sont nombreux, mais le but de la présente Recom-

mandation n’est pas de les décrire et de les analyser en détail. Il faut toutefois

souligner que ces risques doivent être clairement analysés et pris en compte

pendant les différentes étapes du projet, notamment vis-à-vis :

⇒ de l’impact des travaux et des ouvrages définitifs sur les sources et

autres points d’eau utilisés pour l’alimentation en eau du voisinage

(risque de tarissement) ;

⇒ de l’impact des ouvrages sur les cours d’eau superficiels (risque de

pollution).


Fig 9 bis - Répartition statistique des perméabilités mesurées en sondage dans laCraie Bleue du Cénomanien (Tunnel sous la Manche).


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Les incertitudes géotechniques dans les projets d’ouvrages souterrains

peuvent être classées en deux catégories principales :

• Les incertitudes géotechniques qui dérivent des incertitudes du modèle

géologique ;

• Les incertitudes liées à l’indétermination ou à la variabilité des paramètres

géotechniques des unités géotechniques identifiés.

1 - Comment transposer l’incertitude géologique sur le profil géotechnique ?

Comme le profil en long géotechnique se base lui-même sur la coupe géolo-

gique interprétative (cf. annexe 3), il doit pouvoir retranscrire les incertitudes

géologiques concernant :

• la position des contacts entre les différents lithotypes et donc entre les

différentes unités géotechniques,

• la présence/absence de zones de faille ou d’autres points critiques,

• la présence éventuelle de lithotypes (et d’unités géotechniques) différents

de ceux prévus.

L’incertitude sur la présence d’une faille peut être figurée sur le profil en long

géotechnique de la même manière que sur la coupe géologique, par des types

de trait spécifiques (tiretés).

L’existence possible de lithotypes différents de ceux prévus peut être repré-

sentée sur les lignes horizontales sous le profil géotechnique en élargissant

les caractéristiques géotechniques aux lithologies alternatives qui peuvent être

rencontrées dans la zone concernée.

En ce qui concerne la position des contacts géologiques, la limite entre deux

tronçons de qualité géotechnique contrastée est généralement localisée de

façon précise, sans tenir compte de l’incertitude sur le contact qui marque le

contraste géotechnique et qui est éventuellement figurée sur la coupe géolo-

gique (représentation 1 de la figure 10).

Un moyen de remédier à cette lacune serait de prévoir, au niveau des « lignes

horizontales », une zone de transition équivalente à la zone d’incertitude

sur la position du contact géologique (représentation 2 de la figure 10). Les

caractéristiques géotechniques QAB (« Q » pour « qualité ») de cette zone de

transition seraient équivalentes à celles de l’une (QA) ou de l’autre (QB) des

formations en contact (les deux hypothèses doivent être prises en compte).

Ce type de représentation serait valable pour tout type de propriétés des

terrains (hydrogéologie, géomécanique …) et s’appliquerait aussi à une faille

de position incertaine (la zone de transition figurerait la zone de localisation

possible de la faille). Une autre solution consiste à reporter dans les lignes

de caractéristiques géotechniques la barre d’incertitude du contact entre les

différentes unités géotechniques.

Comme pour les coupes géologiques, les incertitudes géologiques peuvent

également être transcrites sur le profil géotechnique en représentant plusieurs

profils alternatifs intégrant différentes hypothèses, favorables ou défavorables

d’un point de vue géotechnique. Ce type d’approche est intéressant parce qu’il

permet de développer les étapes d’analyse suivantes (analyse du risque,

analyse des coûts du projet par analyse probabiliste telle que le système DAT,

etc.), et ce pour chacun des scénarios identifiés ; il permet donc de confronter

l’impact technique et économique de ces différents scénarios. Cependant,

l’inconvénient de ce type de représentation, on l’a vu, est de ne pas pouvoir

prendre en compte les multiples combinaisons d’hypothèses interprétatives

de la géologie.

2 - Comment représenter les incertitudes liés à la variabilité des paramètres géotechniques

Ce type d’incertitude concerne directement la définition des paramètres

géotechniques fondamentaux pour la caractérisation du massif et des

sous-ensembles homogènes du point de vue géotechnique (« unités

géotechniques »), ainsi que les paramètres qui peuvent influencer le com-

portement du massif.

2.1 - Conséquences de l’incertitude sur les paramètres

Les paramètres concernés ont été décrits en détail dans les Recommandations

du GT1 « Caractérisation des massifs rocheux utile à l’étude et à la réalisation

des ouvrages souterrains » [1] et du GT 7 « Le choix des paramètres et essais

géotechniques utiles à la conception, au dimensionnement et à l’exécution

des ouvrages creusés en souterrain ». Pour chaque catégorie de paramètres,

les incertitudes peuvent avoir les conséquences suivantes :

⇒ les paramètres d’identification (poids volumique, teneur en eau, poro-

sité, limites d’Atterberg, granulométrie, état d’altération, etc.) : les

sources de risque liés à l’indétermination/variabilité de ces paramètres

comprennent, entre autres, le comportement du massif pendant le

creusement, le choix d’un type de tunnelier (pression d’air/de boue/de

terre) et de la stratégie de confinement du front, le processus de mari-

nage, le type de traitement du terrain, etc. ;


Annexe 5 - Incertitudes et risques liés aux paramètres géotechniques

Barre d’incertitude sur la position du contact A/B

Caractéristiquesgéotechniques :

Représentation 1

Représentation 2

Figure 10 - Exemple de représentation de l’incertitude liée au contact entre deux unités géotechniques de caractéristiques différentes.


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⇒ les paramètres mécaniques : paramètres de résistance (résistance à

la compression uniaxiale, résistance à la traction, cohésion, angle de

frottement), paramètres de déformabilité (module élastique, coefficient

de Poisson). Les risques peuvent être liés à la prévision du comporte-

ment du massif pendant le creusement, au choix et à la distribution

des profils types, etc. ;

⇒ les paramètres des discontinuités (orientation, espacement, extension,

rugosité / ondulation, altération des épontes, ouverture, nature du

remplissage, présence d’eau). Ces paramètres sont déterminants pour

évaluer la résistance globale du massif à partir des valeurs de la roche

intacte. En conséquence, une indétermination sur les paramètres

des discontinuités implique une forte incertitude sur la définition de la

résistance du massif et donc de son comportement au creusement ;

⇒ paramètres d’excavabilité (dureté, forabilité, abrasivité, fragmentabilité,

dégradabilité, etc.) : ces paramètres influent directement sur les condi-

tions d’abattage de la roche. Les risques liés à ces paramètres com-

prennent par exemple l’équipement d’une tête de coupe avec des outils

non adéquats, la nécessité d’un changement des outils plus fréquent

que prévu, une puissance de la machine insuffisante, une valorisation

des matériaux différente par rapport aux prévisions, etc.

2.2 - Représentation des incertitudes sur le profil en long géotechnique

Rappelons d’abord que les paramètres géotechniques – du moins les princi-

paux d’entre eux – doivent être représentés par des valeurs moyennes, par

des valeurs représentatives de leur dispersion, mais aussi par une valeur carac-

téristique qui doit être déterminée pour chaque unité géotechnique (cf. GT1,

GT7 et GT32.1). En conséquence, l’incertitude liée aux valeurs des paramètres

géotechniques peut être illustrée de plusieurs façons sur les lignes horizontales

du profil en long :

⇒ Par l’indication de la valeur caractéristique ;

⇒ Par une variation possible, en plus ou en moins, par rapport à la valeur

caractéristique ; cette variation peut être exprimée en valeur absolue

(par exemple 25 ± 5 MPa) ou en pourcentage (25 MPa ± 20%) ;

⇒ Par une fourchette de valeurs, dans le cas où une estimation de la

valeur caractéristique n’est pas possible ou n’est pas considérée

comme suffisamment fiable ;

⇒ Par des indications complémentaires dans le rapport de synthèse,

notamment sur le nombre et la répartition statistique des valeurs mesu-

rées, sur leur dispersion par rapport à la valeur moyenne, etc.


Annexe 6 - Récapitulation des sources de risque

Après examen, l‘AFTES a considéré qu’il serait illusoire, voire dangereux, de

vouloir dresser une liste quasi exhaustive de tous les risques possibles liés

au sous-sol et susceptibles d’affecter un projet d’ouvrage souterrain. En effet,

le danger serait qu’une telle liste soit utilisée « mécaniquement » comme une

check-list, qui dispenserait le projeteur de réfléchir sur les conditions géotech-

niques du projet et l’inciterait à oublier que chaque ouvrage souterrain est une

sorte de prototype.

Nous avons cependant rassemblé dans le tableau ci-après, qui n’est bien sûr

pas exhaustif, les sources de risques géotechniques les plus fréquentes en

tunnel. Ce tableau est basé sur la description des massifs rocheux recommandée

par le GT1 de l’AFTES. Il donne dans la colonne « Exemples » une liste non

limitative de configurations géologiques conduisant souvent à l'apparition de

risques, parce que les paramètres géotechniques concernés sont variables,

multiples et/ou difficiles à déterminer précisément.

L'attention est tout particulièrement attirée sur les sources de risques

d'origine anthropique, qui sont des sources de risques fréquentes et souvent

méconnues, car les éléments nécessaires à une bonne prévision ne sont pas

facilement accessibles, leur trace documentaire est le plus souvent inexistante

ou inaccessible, et leur répartition parfois plus aléatoire que celle des phéno-

mènes géologiques naturels.


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Tableau des sources de risques(classées suivant la Recommandation du GT1 de l’AFTES)


Domaine de recensement

Sources de risque Paramètres Exemples d'évènements

La matrice

Contraste

RésistanceAlternance marnes/calcaires, terrains volcaniques ou volcano-sédimentaires, Altération inattendue(météorique ou hydrothermale), etc.

CohésionFaciès pulvérulents dans formation cohérente (lentille sableuse dans un grès), Poche de karst à remplissage argileux, Niveau de cendres/tufs dans des terrains volcaniques indurés, etc.

Dureté Silex dans la craie, Filons de quartz dans des schistes métamorphiques, etc.

Abrasivité Abrasivité excessive de la roche : Quartzite, Grès très dur, Granitoïde riche en quartz, Filons isolés, etc.

Évolution Matériau évolutifGonflement ou délitage des matériaux après excavation (argile gonflante), Minéraux d’origine hydrothermale, etc.

Autre ... ... ...

Les discontinuités

Changement à l'échelle du front

Classe d'orientation(OR)

Modification de la géométrie des discontinuités, d’origine tectonique (bloc basculé, rejet, plis, etc.) ou sédimentaire (modification de la stratification, etc.)

Densité de discontinuités (ID)

Zone fracturée, Bande ou zone de cisaillement, etc.

Autre ... ... ...

Le massif (Sol ou Roche)

Contraste

Perméabilité Venue d'eau importante allant jusqu’à l’inondation, Débourrage hydraulique, Tarissement des sources

Charge hydraulique Charge de nappe élevée par rapport aux prévisions.

Granularité Bloc rocheux inclus dans une formation meuble, Bloc erratique dans une formation fluvioglaciaire, etc.

Variation

ContraintesVariation des classes CN 1 à CN3, Anisotropie de contraintes dans le massif rocheux, Décompression,Convergence, etc.

Géométrie des contacts

Variation de l’épaisseur des couches, Vallée fossile, Cavité karstique vide ou remblayée, Approfondissement du niveau d’altération météorique, Remontée du substratum sous les formationssuperficielles meubles, etc.

Caractéristiques physico-chimiques de l'eau

Agressivité des eaux souterraines, Phénomènes de colmatage chimique, Développements bactériens,Pollution des eaux superficielles, etc.

Autre ... ... ...

Le respectde la sécurité et de l'environnement

Contraste

GazÉmanations de gaz nocifs (H2S, CO2) et/ou consommation de l’oxygène (pyrites) pouvant induire l’asphyxie, Présence de gaz explosifs (CH4), etc.

Cohésion/Perméabilité/Granularité

Tassements en surface, Endommagement du bâti en surface

ÉvolutionMatériau de naturespécifique et évolutif(gestion du marin)

Amiante, Radioactivité (présence de radon), Présence de particules siliceuses, Production d’acide sulfurique par altération de pyrites, etc.

Autre Origine anthropiqueVestiges archéologiques, Fondations anciennes, Palplanches Pieux, Tirants, Carrières souterrainesabandonnées, Fossés et douves remblayés, Bombes, Sol pollué, Fragilité du bâti de surface, etc.

Autre ... ... ...


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1 - Quantification des conséquences

Comme recommandé au paragraphe 3.2.3b du texte principal (rôle du concep-

teur et du maître d’ouvrage), il appartient au maître d’ouvrage de définir les

critères destinés à évaluer l’acceptabilité du risque.

Pour chacun des objectifs visés par le maître d’ouvrage, il est recommandé

que l'impact des conséquences soit hiérarchisé suivant un barème de 1 à 4,

comme l'illustre le tableau ci-dessous :

A chacune de ces notes (1 à 4) correspond un qualificatif, ainsi que des inter-

valles de valeurs pour quantifier la gravité des conséquences vis-à-vis des

objectifs. Il va de soi que pour un même évènement, le degré de gravité peut

être différent d'un objectif à l'autre.

Par exemple, pour la rencontre d’une faille, il faudra en imaginer les caracté-

ristiques : puissance, orientation, nature des matériaux de remplissage, impor-

tance des venues d'eau associées, etc. Plusieurs hypothèses pourront être

faites quant à ces caractéristiques.

A partir de ces nouvelles données, le projeteur définira ultérieurement le

traitement à appliquer (cf. § 3.3 « Traitement du risque »). Néanmoins, pour

être en mesure d'évaluer l'impact du risque considéré, le projeteur devra, sur

la base de ces nouvelles données, déterminer en fonction des dispositions

constructives prévues, les conséquences diverses en terme de coût et de délai

et hiérarchiser ces conséquences.

2 - Quantification de la vraisemblance

En pratique, comme pour les conséquences et comme indiqué sur le tableau

ci-dessous, la vraisemblance peut être hiérarchisée selon 4 classes, notées

de 1 à 4 et correspondant à quatre plages de valeurs de probabilité.

3 - Détermination du niveau de risque

Pour une approche quantitative, on peut proposer par exemple de multiplier

la vraisemblance V (exprimée sous forme d'une valeur numérique comprise

entre 0 et 1) par le coût estimé C du traitement des conséquences. Le niveau

de risque R = V x C associé à un événement peut alors incorporer plusieurs

types de conséquences, éventuellement pondérées, telle que :

C = αC1 (délai) + βC2 (coût) + γC3 (objectif autre)

Pour une approche qualitative, il peut être

proposé une présentation matricielle avec la

vraisemblance et les conséquences exprimées

de manière qualitative :

• possible, peu probable, très peu probable et

improbable pour la vraisemblance ;

• faibles, moyennes, fortes, très fortes pour les

conséquences.

A ces appréciations qualitatives correspondent des valeurs numériques variant

de 1 à 4 pour la vraisemblance comme pour les conséquences. La combinaison

de ces valeurs conduit alors à une matrice carrée du type de celle présentée

ci-après, où le niveau du risque peut être exprimé qualitativement via le produit

des deux notes (c’est cette matrice qui donnée à titre indicatif au § 3.2.3 du

texte principal).

On trouvera ci-après un exemple de calcul du niveau de risque, construit à

partir des tableaux de valeurs proposés pour quantifier les conséquences (§ 1)

et la vraisemblance (§ 2). Soit un événement redouté A, présentant une vrai-

semblance de 1/20 et des valeurs de conséquences de 18 M€, soit environ

15 % du montant total du coût de construction et de 4 mois de dépassement

de délai ;

• les tableaux de correspondance ci-dessus donnent une valeur de vraisem-

blance de 3 et des valeurs de conséquences de 3 (fortes) pour le coût et de

4 (catastrophique) pour le délai ;

• La détermination du niveau de risque NR donne ainsi 9 pour le coût et 12

pour le délai, résultats à comparer aux valeurs des critères d'acceptabilité

retenues par le maître d’ouvrage (cf. § 3.2.3 du texte principal : Évaluation

du risque).

A noter qu'il aurait également été possible de déterminer directement le produit

Vraisemblance*Conséquences (18 M€ x 0,15 ou 4 mois x 0,15), et de com-

parer le résultat à une grille d’acceptabilité établie en valeur absolue.


Annexe 7 - Méthodes de quantification des risques

Note pour la matrice

des risques

Echelle des conséquences

Délai (1-2),exprimé en

dépassement

Coût (2),exprimé en

dépassement

Image (2),exprimé en rayonnement

dans les médiasAutres

4 Très fortes t > 3 mois C > 50% Monde

3 Fortes 1 mois < t < 3 mois 10% < C < 50% Continent

2 Moyennes 1 semaine < t < 4 s 5% < C < 10% Pays

1 Faibles t < 1 semaine C < 5% Local

(1) les dépassements de délai sont indiqués pour un projet d’une durée de l’ordre d’un an.(2) valeurs indicatives : à adapter en fonction du projet.

Matrice des risques

Possible 4 8 12 16

Peu probable 3 6 9 12

Très peu probable 2 4 6 8

Improbable 1 2 3 4

Faibles Moyennes Fortes Très fortes

Conséquences

Vrai

sem

blan

ce

Note pour lamatrice

Échelle de vraisemblance

Probabilité indicative, à moduler en fonction

du projet étudié

4 Possible 1/5 = 20 %

3 Peu probable 1/20 = 5 %

2 Très peu probable 1/50 = 2 %

1 Improbable 1/200 = 0,5 %


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4 - Autres représentations du niveau de risque

4.1 - Méthode probabiliste de type DAT (Decision Aid for Tunnelling)

Outre la matrice des risques avec cases colorées en fonction du niveau

de risque, le niveau de risque peut être représenté graphiquement sur un

diagramme synthétique, donnant la répartition statistique des coûts et des

délais possibles de réalisation de l’ouvrage. Cette représentation est l’un des

résultats les plus explicites de l’application de la méthode DAT (Decision Aid

for Tunnelling), système développé à l’origine par le MIT et l'EPFL, puis par

Geodata à Turin. Le maître d’ouvrage peut ainsi visualiser une fourchette

coût/délai de réalisation de son ouvrage en fonction de la variabilité déterminée

pour chacun des paramètres géotechniques retenus.

4.2 - La méthode de monétarisation des risques géotechniques

Cette méthode, développée au CETU, vise à monétariser les risques géotechniques

et à les représenter graphiquement sur le profil en long géotechnique [16], [18].

Cette méthode discrétise le modèle géologique et présente les résultats du mana-

gement des risques, à savoir le niveau de connaissance (NC) et la provision pour

risques (PR), en fonction d'un pas d'analyse.

Dans un premier temps, un indice du niveau de connaissance (NC) est défini. Il

représente une mesure de la complexité du contexte géologique, ainsi

que de la pertinence et de la fiabilité des sources d'information qui ont servi

à l'élaboration du modèle géologique. Cette démarche s'inspire de celle de la

méthode R-index.

L’analyse du modèle géologique permet d’attribuer à chaque tronçon du tunnel

une note caractérisant sa complexité géologique (Cx). La note est d'autant plus

faible que la complexité du modèle géologique est grande. La fiabilité des infor-

mations issues de tous les types de reconnaissances qui ont servi à élaborer le

modèle géologique est mentionnée sous la forme d'une note (Fi), dépendant de

la nature et de la proximité des sources de connaissance. La note est d'autant

plus basse que le niveau de fiabilité des informations est faible. Le niveau de

connaissance est obtenu par le rapport de la fiabilité des sources de connais-

sance et de la complexité du contexte géologique (NC = Fi / Cx).

Élaboré de cette manière, le niveau de connaissance est ainsi justifié en tout

point du tunnel et peut être modifié aisément lors de

l'intégration de nouvelles données dans le modèle, suite

à des reconnaissances ultérieures.

Dans un second temps, après un recensement des évé-

nements redoutés et de leur localisation le long du profil

en long en fonction du pas d'analyse, la vraisemblance

de chaque événement est estimée de manière qualita-

tive. Cette méthode repose sur la qualité d'expertise du

concepteur et est liée au niveau de connaissance du

site. Le niveau de connaissances (NC) est intégré à la

vraisemblance dans le calcul du niveau de risque.

Puis, pour chaque événement redouté qui a été identifié,

on estime de façon réaliste les conséquences finan-

cières de l’évènement en se basant sur une description détaillée de celui-ci.

La détermination du niveau de risque pour chaque pas d’analyse correspond

à la somme des produits (vraisemblance x conséquence) de tous les événe-

ments.

Le mode de représentation proposé facilite la mise en évidence des résultats

les plus marquants ; ainsi, sur la figure 11, on voit tout de suite les secteurs

du tunnel où le niveau de connaissance NC (représenté par une courbe) est

faible et où la provision pour risques PR (en histogramme) est élevée. Ces

graphiques synthétiques, qui restituent bien la démarche de management des

risques, sont à lire de manière combinée entres les deux paramètres NC et

PR. La localisation des risques principaux à l'échelle du projet est alors aisée.


Figure 12 - Exemple de représentation synthétique des risques géotechniques sur un profil en long.

Figure 11 - Exemple de diagrammes de simulation du coût et du délai de construction d’un tunnel, réalisés avec la méthode DAT.

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le traiter. Cependant, les versions successives du tableau doivent absolument

être conservées afin d’assurer la traçabilité du processus d’identification et

de traitement des risques.

Lors de l’établissement du Plan de management des risques, le tableau doit

être complété par des colonnes supplémentaires, non figurées ici, consacrées

à l’affectation des risques entre les parties contractantes, ainsi qu’au mode

de rémunération de leur traitement et des leurs conséquences.


5 - Registre des risques

On trouvera ci-dessous une présentation possible du tableau récapitulatif du

processus de management des risques. Pour chaque risque pris individuel-

lement (représenté par une ligne), il convient de renseigner les diverses

colonnes qui représentent les tâches successives du processus. Un tel tableau

est par nature évolutif, et il peut arriver qu’un risque donné soit supprimé en

cours de projet, du fait de l’adoption de mesures constructives adaptées pour


Phases de conceptionDate :

Études Préliminaires Études de Projet Mise au Point du MarchéÉtudes d'Avant Projet DCE

Risque IdentificationSource

de risqueVraisemblance Conséquences

Niveau de risque

Traitementpréventif

Niveau de risque résiduel

Méthode de détection

Traitementcuratif

Risque 1

Risque 2

…

La phase de conception est précisée en cochant la case correspondante. Le contenu du tableau, à renseigner à chaque analyse de risque, est explicité ci-après

en détaillant le libellé de chaque colonne.

Identification : Texte libre décrivant au mieux le risque identifié après analyse du contexte spécifique à l'ouvrage considéré : géologie, hydrogéologie, géotechnique,

environnement, avoisinants, etc.

Source de risque : Référence à un ou plusieurs « types d'évènements », tels que ceux définis dans le tableau de l’annexe 6

Vraisemblance : Expression qualitative avec 4 niveaux.

Conséquences : Description détaillée des conséquences possibles en cas d'occurrence de l'évènement redouté, sous la forme de plusieurs scénarios quant aux

conditions de réalisation susceptibles d'être rencontrées, avec éventuellement pour chaque scénario un indice de gravité exprimé qualitativement avec 4 niveaux.

Niveau de risque : Résultat de la combinaison de la vraisemblance et de la gravité des conséquences, avec éventuellement un indice d'importance exprimé

quantitativement (note de 1 à 16).

Traitement préventif : Dispositions prévues pour réduire ou supprimer le risque : abandon de la solution, modification de l'implantation, modification du tracé

en plan et/ou du profil en long, programme de reconnaissances et d'études pour préciser la vraisemblance et/ou les conséquences – Choix de méthodes

minimisant les conséquences en cas d'occurrence de l'évènement redouté, etc.

A l'exécution : Reconnaissances à l'avancement, auscultation etc.

Niveau de risque résiduel : niveau de risque après traitement préventif, accepté par le maître d’ouvrage ou par l’entreprise s’il y a transfert explicite du risque

Traitement curatif : Dispositions constructives appropriées et/ou adaptation des méthodes initiales en vue de réduire la gravité des conséquences en cas

d'occurrence de l'évènement redouté.

Annexe 8 - Liste des sigles et abréviations

GT : Groupe de travail (de l’AFTES)

ISRM : International Society of Rock Mechanics

ITA : International Tunneling Association

ITIG : International Tunneling Insurance Group

MOP : Maîtrise d’ouvrage publique

MSG : Mémoire de synthèse géotechnique

PPP : Partenariat public-privé

PRO : Phase “Projet”

RFF : Réseau ferré de France

TOS :Tunnels & Ouvrages Souterrains (revue de l’AFTES) devenue en 2008 Tunnels

& Espace Souterrain.

WG : Working Group (de l’AITES)

ZIG : Zone d’influence géotechnique

ACT : Phase “Assistance à la passation du contrat de travaux”

AITES : Association internationale des Tunnels et de l’Espace souterrain

AMO : Assistant au maître d’ouvrage

AVP : Phase “Avant-projet”

CCAG : Cahier des clauses administratives générales (Ministère français de l’Ecologie)

CCTG : Cahier des clauses techniques générales (Ministère français de l’Ecologie)

CGEDD : Conseil Général de l’Écologie et du Développement Durable

CFGI : Comité français de Géologie de l’ingénieur et de l'Environnement

CFMR : Comité français de Mécanique des roches

CFMS : Comité français de Mécanique des sols et de Géotechnique

DCE : Dossier de consultation des entreprises

EP : Phase “Etudes préliminaires”

GBR : Geotechnical Baseline Report


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Notes :

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