L'étude géotechnique menée dans le cadre d'une étude d'aménagement constitue un processus complexe dont deux caractéristiques essentielles sont son organisation propre, en phases, et son interaction étroite avec d'autres processus (en particulier le processus de conception de l'aménagement).
Les données participant à une étude, pour une part de nature descriptive, pour une autre part de nature quantitative, mais mariant souvent ces deux natures, constituent également une caractéristique particulière des études géotechniques. Leur étude nécessite la mise en oeuvre de techniques variées, allant de l'analyse graphique au traitement des données en passant par l'application des connaissances des différentes branches de la géologie.
L'utilisation de l'outil informatique dans le cadre des études géotechniques s'est généralisée au cours des dernières décennies, comme dans tous les domaines de l'ingénierie. Elle a permis d'automatiser un grand nombre d'opérations élémentaires effectuées par l'ingénieur au cours de l'étude géotechnique : la génération automatique de feuilles de sondages, l'analyse statistique d'un jeu de données ou le calcul d'une fondation en sont des exemples. Ces tâches élémentaires sont toutefois réalisées indépendamment les unes des autres à l'aide d'outils informatiques indépendants les uns des autres et ne reconnaissant pas les mêmes formats de données.
Le logiciel EXSOL constitue une plate-forme informatique permettant de rassembler les différentes données participant à une étude géotechnique au sein d'un environnement unique et intégrant différentes techniques utilisées par l'ingénieur dans le cadre des études géotechniques courantes.
Ces fonctionnalités à vocation d'analyse et de synthèse doivent en outre être replacées dans le cadre général de l'étude géotechnique par la prise en compte, par le logiciel, du phasage du processus d'étude ainsi que de son interaction avec le processus de conception de l'aménagement.
Enfin, cet outil devrait participer, en offrant des fonctionnalités de base de données, à une meilleure pérennisation des données géotechniques.
Les données participant à une étude géotechnique sont de natures variées. Les données purement géotechniques, telles que les relevés de surface ou de sondages, constituent naturellement la base de l'étude, mais l'interprétation de ces données doit généralement être faite en regard de la topographie du site et de certaines des caractéristiques du projet d'aménagement. Par ailleurs, le bâti intervient également dans l'étude géotechnique à travers les contraintes qu'il génère et les informations qu'il est susceptible d'apporter.
Plan de situation (section sud des quais de Kergroise au port
de Lorient)
La première des relations entre ces différentes données réside dans leur localisation les unes par rapport aux autres, et le premier outil de travail recherché par le géotechnicien est donc la carte du site, sur laquelle il fait apparaître les différentes données jugées utiles. Les fonctionnalités cartographiques ont en conséquence été placées au centre du logiciel et un éditeur spécialisé permet le positionnement sur la carte du site des différentes données participant à l'étude. Cet éditeur permet en outre le typage de la représentation des données, la gestion de l'échelle de représentation, etc.
Une telle carte, pour indispensable qu'elle soit à l'étude, est un outil limité. En particulier, en sus de la position de chacune des données, elle ne peut restituer qu'une fraction de leur contenu (type de sondage, par exemple, pour un sondage), le reste étant caché (mesures faites au droit du sondage, par exemple). L'éditeur de la carte du site est en conséquence complété par un ensemble d'éditeurs particuliers permettant d'interroger chacune des données présentes sur la carte. Chacun de ces éditeurs particuliers restitue le contenu de la donnée sous sa forme habituelle. Ainsi, la représentation d'un sondage comprend un en-tête précisant les différentes modalités techniques et administratives de sa réalisation et des séquences verticales représentant les données relevées avec la profondeur.
L'ensemble de ces représentations est complété par la possibilité d'éditer des vues des informations présentes sur la carte du site suivant des coupes verticales. La trace du plan de coupe étant désignée par l'utilisateur, le calcul de son intersection avec les différentes informations portées par la carte du site (topographie, bâti, sondages, affleurements de matériaux, etc.) est automatique.
Coupe géotechnique en travers du quai de 76 m (port
de Lorient)
Un tel couplage de représentations en coupe et en plan, en offrant à l'utilisateur la possibilité de choisir la vue des données la mieux adaptée à son problème, constitue une première fonctionnalité d'analyse. Cette fonctionnalité est complétée par la possibilité de constituer de façon interactive, sur la base de ces représentations, un modèle géotechnique, c'est à dire un modèle représentant les conditions géotechniques du site vis à vis du problème considéré (forma-tions en présence, contours de ces formations, description des matériaux et valeurs considérées pour leurs propriétés) :
Compilation des poids volumiques sur échantillons de
vase prélevés dans la souille des quais de Kergroise
(port de Lorient)
Le logiciel utilise une représentation objet des entités de la géotechnique. Cette représentation objet concerne les données (descriptions de matériaux, mesures effectuées, etc.) mais aussi les modèles (géométrie des couches, par exemple). Un effort particulier a été porté sur la représentation objet des données de la géotechnique (et en particulier des données de sondages) ainsi que sur la représentation objet de la description des matériaux.
La représentation des données de sondage fait appel à une première décomposition faisant intervenir les outils utilisés (outils de forage, tubages, outils de mesure et observation directe).
A ce premier niveau, on trouve 17 catégories d'outils de forage (tels que la tarière à main ou le carottier rotatif, par exemple) et 12 catégories de moyens de mesure (tels que les essais de laboratoire ou le pressiomètre, par exemple). Parmi les catégories relatives à l'observation directe, on trouve les observations en cours de sondage et les observations relatives à l'eau, par exemple.
Un deuxième niveau de description fait apparaître les champs relatifs aux mesures proprement dites : pour chacune des catégories d'outils, les grandeurs auxquelles elle permet d'accéder ont été modélisées (pression limite, module pressiométrique, etc. pour le pressiomètre, par exemple). Chacune de ces catégories connaît les différentes modalités relatives à la grandeur modélisée, telles que ses modalités habituelles de représentation, son unité, son symbole, etc. Au total, ce sont 87 grandeurs de la géotechnique qui sont ainsi modélisées.
L'élaboration d'une représentation objet de la description des matériaux s'est avérée être la partie la plus difficile de la modélisation objet du système. En effet, la description des matériaux fait appel, pour une bonne part, à du langage naturel, bénéficiant ainsi de toute la souplesse et de toute la richesse de ce dernier. Cette souplesse et cette richesse se révèlent être par contre des inconvénients quand on souhaite utiliser l'informatique pour, par exemple, comparer deux descriptions utilisant le langage naturel.
Sondage B: description et résultats des mesures (port
de Lorient)
Un des objectifs recherchés dans l'élaboration de cette représentation objet était de préserver la richesse du système de description. La représentation objet résultante comporte en conséquence la modélisation des entités auxquelles il est habituellement fait référence (depuis le niveau le plus haut vers le niveau le plus bas, cette modélisation décrit les formations, les roches, les sols, les minéraux, etc.) et la modélisation de la syntaxe utilisée habituellement dans les combinaisons syntaxiques de ces entités constituant la description du matériau. Ainsi il est possible de modéliser la description " Vase sableuse avec lits coquilliers ".
Cette représentation fait intervenir au total trois grands groupes de matériaux, les sols (7 catégories), les roches (59 catégories) et les formations (51 catégories), leurs catégories géologiques et leurs âges, leurs modes de mise en place, les minéraux qui les constituent ainsi que les éventuels fossiles et débris qu'ils contiennent, et enfin leurs descriptions géotechniques conventionnelles (plasticité, état de densité, ... pour les sols, état d'altération, familles de discontinuités, ... pour les roches).
Edition des caractéristiques d'un échantillon
(courbe granulométrique)
Les développements ont été réalisés dans le cadre d'une convention entre le Service Technique Central des Ports Maritimes et des Voies Navigables (STCPMVN) et le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), la maîtrise d'oeuvre informatique ayant été assurée par le STCPMVN et la maîtrise d'oeuvre géotechnique par le LCPC. Le financement des développements informatiques fut assuré par la Direction des Ports et de la Navigation Maritime. Le Service Technique des Travaux Immobiliers de la Marine (STTIM) a été par ailleurs associé au financement et à la conduite du projet.
Une première version du logiciel a été livrée à une sélection d'utilisateurs au cours du deuxième semestre 1994. Cette version n'était pas opérationnelle ; sa diffusion devait permettre une orientation optimale des travaux de développement. La diffusion de la version opérationnelle, , a démarré en novembre 1996. Elle intéresse les organismes associés au STCPMVN (Ports Autonomes, Services Maritimes et Services de la Navigation), au LCPC (Laboratoires Régionaux des Ponts et Chaussées) et au STTIM (Ports militaires).
Le logiciel est prévu pour travailler sur ordinateurs compatibles PC et sur stations Unix.
Configuration recommandée minimale recommandée minimale
PC/Windows PC/Windows Sun Sparc/Unix Sun Sparc/Unix
Processeur Pentium 90 Pentium 60 US1 SS5
Mémoire 32 16 64 32
Disque dur 80 Mo 50 Mo 80 Mo 50 Mo
Ecran 17' 15' -- --
Résolution 1024x768 800x600 -- --
Couleurs 256 256 256 256
Interface Windows 3.11 Windows 3.11 OpenLook OpenLook
Système DOS 6.22 non testé Solaris 2.5 Solaris / SunOS
Adresses des services
STCPMVN LCPC
2 bd Gambetta 58 bd Lefèbvre
BP 53 75732 PARIS cedex 15
60321 COMPIEGNE 01.40.43.50.00
03.44.92.60.00 01.40.43.54.98
03.44.20.06.75
Assistance utilisateurs et géotechnique Assistance utilisateurs et informatique
Patrice Corvaisier Laurent Mespouhle
03.44.92.60.25 01.40.43.52.99
03.44.20.06.75 01.40.43.65.11
mespoule@lcpc.fr
Assistance informatique Assistance géotechnique
Guillaume Desnoix Luc Delattre
03.44.92.60.34 01.40.43.52.74
03.44.20.06.75 01.40.43.65.11
g.desnoix@stcpmvn.equipement.gouv.fr delattre@lcpc.fr
Ring