Objectfis du thème 4 – Visibilité, connaissance, gestion des données
L’objectif principal du thème est la connaissance des caractéristiques favorables ou défavorables du sous-sol et de sa capacité à pouvoir accueillir les structures ou aménagements qui pourraient y être localisés. Cela concerne aussi bien la phase de réalisation de l’aménagement que celle de son utilisation. Afin de satisfaire cet objectif, les actions menées dans ce thème de recherche s’articulent avec la démarche de l’aménagement : de la donnée de terrain à la conception du projet, puis à la présentation des solutions pour une prise de décision éclairée.
Les résultats attendus sont, entre autres, de développer des modèles de paramètres du sous sol avec évaluation des incertitudes associées, des méthodes robustes permettant d’identifier et d’apprécier les risques à partir des informations disponibles, des outils destinés à la visualisation et la communication des informations entre les différents acteurs au niveau d’un aménagement.
Résultats de la tranche 1
Pour répondre aux questionnements et objectifs de développement du thème, deux actions ont été menées dans le cadre de la tranche 1 du projet : bases de données dédiées à la connaissance du sous-sol et intégration des méthodes d’acquisition indirectes dans la construction des modèles géométriques et, caractérisation des incertitudes et des risques en souterrain.
Les travaux menés ont principalement eu pour but d’une part de recenser L’ensemble des données auxquelles on s’intéresse avec l’identification des problèmes particuliers relatifs à la construction de bases de données dans ces domaines et, d’autre part, de recenser les méthodes géostatistiques pouvant répondre au problème. Concernant les méthodes de modélisation géostatistiques permettant la prise en compte de corrélations spatiales), il est apparu qu’afin de satisfaire les objectifs du projet, les méthodes multivariables (cokrigeage, krigeage avec dérive externe. ..) paraissaient les plus optimales afin d’intégrer des mesures indirectes pour la construction d’un modèle d’un paramètre direct, le choix entre méthodes d’estimation ou de simulation dépendant ensuite de la finalité du modèle construit. Pour terminer cette action, un exemple d’application sur la base d’un petit site de mesure en région bordelaise, un linéaire d’une vingtaine de mètres, a été traité.
Dans un premier temps, un travail important a été réalisé entre les partenaires de l’action afin d’harmoniser le vocabulaire. Il est en effet vite apparu qu’entre spécialistes du domaine, une même notion n’était pas forcément exprimée par le même terme ou bien qu’un même mot pouvait avoir des significations différentes. Pour certains, le risque est vu sous l’angle d’un aléa d’origine naturelle qui peut affecter le déroulement et les performances du projet. C’est le cas des projets de creusement, pour lesquels les choix technologiques sont plus ou moins dépendants des aléas susceptibles d’être rencontrés. Dans ce cas, l’enjeu est, en procédant à des choix techniques, de disposer d’un éclairage « risques » qui permette de préciser la pertinence du choix et d’estimer les incertitudes sur les résultats. Pour d’autres, le projet est plus perçu comme un système complexe (multi-acteurs, multi-techniques, multi-objectifs) qui doit être conduit au mieux dans une optique de maximisation des compromis. Un lexique a donc été construit, proposant des définitions communes à I’ensemble des parties-prenantes.
Les termes principaux du lexique relèvent de trois catégories : les concepts attachés à un projet et à son contexte, les concepts relevant du risque et, enfin, les concepts attachés au contenu du projet.
Dans un second temps, il a été réalisé un état de l’art sur les risques liés aux projets de construction, en focalisant en particulier sur les projets de tunnels. Le travail réalisé a permis d’établir une synthèse des enjeux d’une bonne maîtrise des risques de projet, d’aborder des questionnements sémantiques et méthodologiques et de dégager quelques exemples de bonnes pratiques et recommandations techniques. Enfin, les derniers travaux de cette action ont été focalisés sur les aléas liés aux cavités existantes. Ce sujet sera approfondi dans le cadre de la tranche 2 comme typologie de projet souterrain. Les travaux menés dans la première tranche du projet avaient pour but de dresser un état de l’art d’une part des méthodes de modélisation existantes permettant la construction d’un modèle 3D du sous-sol répondant aux objectifs de Ville10D et, d’autre part, de mener une réflexion sur la caractérisation des incertitudes et risques en souterrain. Concernant les méthodes de modélisation, il est en particulier important qu’elles puissent intégrer des mesures indirectes et mener à des résultats utilisables par des tierces personnes, sans que ces dernières puissent penser que le modèle construit est « la » réalité. La continuité de ces travaux dans la tranche suivante du projet visera à mettre en œuvre cette méthodologie sur un cas réel de projet en souterrain en 3D sous réserve d’avoir à disposition les données nécessaires. Dans l’idéal, un même site pourrait servir les différentes actions du thème, depuis la modélisation tridimensionnelle de différents paramètres, jusqu’au développement d’outils de visualisation, en passant par la caractérisation des risques, définis comme les effets des incertitudes sur les objectifs du projet. Dans le cas contraire, pour les actions liées à la modélisation, des mesures géophysiques et géotechniques pourront être menées sur un site plus réduit afin de prendre en compte l’aspect tridimensionnel et de quantifier les incertitudes associées aux modèles construits. Concernant les travaux sur les risques, la démarche devra permettre d’établir dans la phase ultérieure, le descriptif type des projets génériques, couvrant à la fois les caractéristiques des projets, celles de leur environnement (naturel, technique, organisationnel) et celles des risques qui leur sont attachés.
Actions de la tranche 2
La tranche 1 avait pour but d’amorcer un certain nombre d’actions et de faire l’état des lieux dans différents domaines du thème. La tranche 2 aura pour principal objectif de poursuivre les travaux de la tranche 1 en mettant en œuvre les méthodes retenues sur des sites d’application, tout en poursuivant certaines des actions déjà engagées en tranche 1.
Il est notamment envisagé de définir, les fonctionnalités idéales d’un visualiseur multi-métier et de comparer ses fonctionnalités à celle des outils actuels disponibles.
Dans le cadre d’un projet d’aménagement pour couvrir une surface plus ou moins grande, les seuls forages et essais géotechniques classiquement réalisés ne nous donnent qu’une vision partielle du sous-sol. L’idée générale de cette action est d’utiliser les outils géostatistiques à partir de données géologiques, hydrogéologiques, géotechniques et géophysiques afin de construire des modèles tridimensionnels utiles à l’aménageur. Ces méthodes seront mises en application à partir d’un site de mesures disponible dans la banlieue bordelaise ou d’un site du projet national en fonction de la disponibilité des données. Les résultats attendus sont l’obtention de modèles 3D de différents paramètres géologiques ou géotechniques avec une incertitude associée à chaque modèle. Pour une même méthode, différents modèles seront construits en faisant varier la densité d’informations prise en compte afin d’évaluer l’incertitude associée à la densité de l’information d’entrée. Une comparaison entre méthodes géostatistiques sera également réalisée.
Il s’agit d’une suite aux actions engagées en tranche 1.
Caractérisation des incertitudes en souterrain
Les fortes incertitudes de toutes natures attachées à l’espace souterrain sont un frein au développement des projets souterrains. La comparaison de la pertinence et de la viabilité des options « surface » et des options « souterraines » ne peut être menée qu’une fois identifiés et quantifiés les déterminants de cette viabilité. Sera ainsi développer une méthode d’identification et d’analyse de ces sources d’incertitudes et de leurs conséquences sur la naissance et le déroulement du projet. L’équipe de recherche s’appuiera sur une description de projet « générique » et sur les projets et sites du projet national. L’équipe travaillera sur quelques typologies de projets, estimées représentatives des problèmes réels (et inspirées des sites d’étude du PN), pour lesquels, ils identifieront les incertitudes, développeront les moyens de les quantifier, établiront comment ces incertitudes influencent le développement ou la bonne marche du projet (quel poids sur les décisions ? sur les choix techniques ? sur l’atteinte des objectifs), et recenseront les méthodes de propagation des incertitudes pour évaluer les risques.
Caractérisation des risques en souterrain
La pertinence des options « souterraines » de projets d’aménagement ne peut être validée que si l’on dispose des éléments permettant d’en caractériser les risques de toutes natures. Cette action est intrinsèquement lié à la précédente, car pour estimer ces risques, il faut d’abord identifier les sources des incertitudes potentielles (disposer de méthodes d’identification sur des projets et dans des contextes particuliers), être capable de les caractériser et d’en quantifier les conséquences possibles sur les objectifs du projet (coûts, délais, performances). Dans cette seconde tranche, il s’agira de caractériser les risques, définis comme les effets des incertitudes sur les objectifs (du projet). La notion de risque dépassant largement celle d’incertitude, il s’agira ici, dans une logique de « projet d’aménagement souterrain » d’identifier, de caractériser, d’établir des moyens d’évaluation des risques des projets d’aménagement en souterrain.
Etat des lieux sur les capacités de visualisation et de traitements des logiciels dédiés pour la visualisation des structures souterraines et de l’environnement géologique
Les données qui concernent les infrastructures souterraines proviennent de sources diverses et concernent non seulement les structures externes mais leurs environnements naturels et anthropiques. Visualiser et évaluer l’ensemble de ces données sur une plate-forme unique demande des capacités de traitement d’un assez grand nombre de format numérique, qui concerne le génie-civil, la géologie, l’hydrogéologie et les incertitudes inhérentes. Définir les capacités optimales d’un visualiseur de données capables de prendre en compte, d’assembler et de traiter des données de sources diverses pour l’ensemble des acteurs et concepteurs de la ville durable. Cette action aura pour objectif de vérifier les capacités actuelles d’un certain nombre d’outils disponibles actuellement sur le marché et d’évaluer leurs performances (capacités, ergonomie, qualité). Les résultats attendus sont : une liste de fonctionnalités détaillées du visualiseur idéal pour l’ensemble des acteurs de la Ville Durable et un état des lieux sur les capacités et qualités d’outils équivalents existants ou en projet.
