Géotechnique : construire sur des bases solides
Que ce soit pour la sécurisation d’infrastructures routières et ferroviaires, pour la mise en place de fondations ou pour la création d’ouvrages portuaires, depuis plus de 65 ans, les compétences de WSP BG en mécanique des sols et des roches couvrent la totalité du spectre de l’ingénierie géotechnique.
Photo: Infrastructures ferroviaires, ligne CFF des vignes Vevey-Puidoux (VD)
La géotechnique est une science appliquée qui étudie les propriétés des sols et des roches pour assurer la stabilité des projets de construction et des ouvrages d’art. Il s’agit d’une discipline complexe, reposant sur des principes empiriques et et qui évolue constamment. Par rapport aux autres matériaux de construction, le sol est particulier pour plusieurs raisons : c’est un matériau multi-phase (solide / liquide / gazeux), issu de processus géologiques plus ou moins anciens, que l’on ne choisit en général pas, et qui a des comportements différents en fonction des cas de charge, de la teneur en eau, de la granulométrie, etc. Par nature, le sol est variable, imprévisible et complexe.
La galerie photos illustre l’éventail des prestations de géotechnique proposées par WSP BG:
1. Murs de soutènement, route RC715 à Chêne-sur-Bex (VD)
2. Stabilisation de glissements, Merck-Serono, Corsier-sur-Vevey (VD)
3. Murs de soutènement, route RC637 Servion-Les Cullayes,
4. Fouille et enceinte de fouille, Parc Simplon CFF, Renens (VD)
5. Fondations et travaux spéciaux, contournement de Stalden (VS)
6. Travaux spéciaux, garage Amag, Noville (VD),
7. Extension du port ouest de Rolle (VD)
8. Rénovation du port du Basset
9. Forages dirigés pour la mise sous terre de sept lignes à haute tension des BKW
Essor de la géotechnique
Plusieurs facteurs contemporains contribuent à l’essor de la géotechnique. Tout d’abord, les zones à bâtir deviennent de plus en plus rares, ensuite les terrains non encore valorisés sont souvent ceux présentant les propriétés mécaniques les plus médiocres. De plus, la volonté de préserver les paysages et les écosystèmes encourage les maîtres d’ouvrages à projeter et à réaliser en souterrain les infrastructures de transport, de production d’énergie, de stockage, voire même de loisirs. Finalement, la croissance démographique et le développement urbain imposent un habitat plus dense et des constructions plus en profondeur.
Une approche interdisciplinaire
WSP BG dispose d’une riche expérience qui assure une gestion intégrée et optimisée des risques naturels de types géologiques, hydrogéologiques ou sismiques. Le savoir-faire des ingénieur.e.s civil.e.s et géotechnicien.ne.s de l’équipe ainsi que l’organisation du groupe WSP BG avec l’appui de spécialistes en bâtiments complexes, en ouvrages d’art ou en génie hydraulique permettent un parfait déroulement des travaux avec in fine la maîtrise de la qualité, des coûts et des délais.
Des modèles numériques à la solution sur le terrain
Pour modéliser les problématiques de stabilité de pente, de soutènements et de fondations, ainsi que de chute de blocs, les géotechniciens utilisent des outils informatiques. Les problèmes les plus complexes sont approchés par des méthodes bi- ou tridimensionnelles aux éléments finis issues de l’aéronautique. Cette analyse non linéaire permet de simuler au plus juste les phases de réalisation et les interactions sol-structure. En plus des outils de modélisation, WSP BG met en œuvre des appareils de mesures pour l’auscultation et le suivi in situ des terrains et des ouvrages associés : pénétromètres, scissomètres, sondes inclinométriques et piézométriques, fissuromètre, sismographes, etc.
La géotechnique des origines à nos jours
Égypte antique (2000 av. J.-C.) : les Égyptiens sont les maîtres de la construction de fondations et d’ouvrages en terre et en pierre.
Rome antique (1er s. av. J.-C.) : l’architecte romain Vitruve décrit en détails dans ses ouvrages « De architectura » les techniques de fondations, pieux et enceintes de fouilles dans l’Antiquité classique.
XVIIème et XVIIIème s. : naissance de la géotechnique moderne sur la base de la formalisation des lois fondamentales de la gravitation et des mathématiques.
XIXème s. : essor de l’exploitation minière et révolution industrielle. Élaboration des théories pour décrire le frottement dans les massifs de sol, vérifier la stabilité d’ouvrages de soutènement, calculer les tassements dus à une charge et évaluer la vitesse d’écoulement de l’eau dans le sol.
XXème s. : la géotechnique devient une discipline à part entière et les universités créent des départements de géotechnique. Karl Terzaghi et Arthur Casagrande, proposent des théories et des techniques expérimentales pour décrire les comportements complexes des sols et des roches.
XXIème s. : les méthodes numériques soutenues par une vaste puissance de calcul permettent de créer des modèles et de gérer de grandes quantités de données, qui facilitent la caractérisation de couches géologiques.
À la pointe de la recherche
WSP BG entretient depuis de nombreuses années des relations de travail étroites avec les instituts et laboratoires spécialisés de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et notamment les laboratoires de mécanique des sols et des roches. De même, les experts de WSP BG participent à l’élaboration de normes SIA et VSS ainsi qu’à des commissions nationales et internationales dans le cadre de l’AFTES, de Géotechnique Suisse ou du World Tunnel Congress.
Quelles perspectives pour la géotechnique ?
La raréfaction des ressources clés telles que le sable et l’épuisement des espaces de mise en dépôt exigent des solutions innovantes minimisant les mouvements de terre et encourageant la réutilisation de sols considérés autrefois comme étant peu utiles (sols fins, sols pollués).
De plus, les dérèglements climatiques nécessitent de nouvelles digues et retenues pour protéger nos villes et compenser la perte des glaciers, et des ouvrages en terre considérables seront à bâtir pour défendre nos espaces côtiers. Nous serons également encouragés à exploiter la capacité thermique des sols, en équipant nos structures géotechniques de sondes permettant de puiser ou stocker la chaleur en fonction des besoins.
Avec les nouveaux programmes spatiaux tels que Artemis, visant à créer des colonies sur la Lune et sur Mars, la géotechnique jouera un rôle fondamental dans l’analyse du contexte géologique et gravitationnel particulier des nouveaux astres que l’humanité envisage de coloniser.
Photo: Analyse numérique 3D de la construction phasée du projet d’extension d’une station souterraine du métro de Toulouse (source: BG Ingénieurs Conseils SA)
