Pratique des calculs tridimensionnels en géotechnique

En 1992, les journees d'etude cederent la place a un colloque international < Geotechnique et informatique >, regroupant de tres nombreuses communications sur l'informatique et la mesure, la modelisation numerique (methodes et programmes de calcul ; applications), les systemes-experts, les bases de donnees et l'analyse des donnees.

Des journees d'etude furent organisees de nouveau en 1993 (< Utilisation du calcul, en elements finis en geotechnique >), puis en 1996 (< Qu'apportent aujourd'hui les elements finis en geotechnique ? >).

Les journees d'etude, organisees en novembre 1998, ont ete consacrees a, ce qui nous parait etre l'evolution essentielle de ces dernieres annees : le calcul tridimensionnel du comportement des sols et des ouvrages. Le programme comportait une conference introductive sur les developpements recents des calculs en elements finis et des seances consacrees aux evolutions en cours des codes de calcul, a des exemples de calculs tridimensionnels et aux limites des calculs tridimensionnels. Les textes prepares pour ces journees d'etudes ont ete regroupes dans le present ouvrage.

Quelles evolutions se sont produites depuis 1987 ?

La premiere et la plus indiscutable est le progres de, l'informatique, et pas seulement pour le calcul ! En 1987, nous avions prepare l'ouvrage issu des journees d'etudes avec des fichiers de texte transmis sur disquettes et avions procede a de longues seances de collages de figures... En 1998, les fichiers arrivent par courrier electronique et contiennent aussi bien le texte que les figures, souvent sorties directement des ordinateurs de calcul... Il est vrai qu'il reste un petit obstacle... les versions incompatibles des logiciels de traitement de texte... Mais nous allons tout de meme vers un avenir meilleur !

En matiere de calcul, l'ouvrage de 1987 contenait seulement deux dessins de maillages tridimensionnels simples (un calcul de tunnel en France et un calcul d'interaction d'immeuble et de son massif de fondation en Asie du Sud-Est, tire d'un article de revue). Dix annees ont suffi pour developper dans tous les domaines de la geotechnique des, outils de calcul tridimensionnels adaptes aux nouvelles capacites des ordinateurs. Et tous les logiciels se dotent de procedures de controle de qualite et d'interfaces agreables pour les utilisateurs.

Faut-il en deduire que la geotechnique de demain ne fera plus que des calculs tridimensionnels, en elements finis, en differences finies ou par les methodes de la mecanique des solides ?

Les discussions des journees d'etudes de novembre 1998 ont rappele que l'application de methodes de calcul complexes necessite plus de parametres que ceux que l'on a determines au cours du XX?siecle... et que, dans beaucoup de cas, le calcul tridimensionnel se retrouve tellement simplifie qu'il ne fait guere plus que le calcul bidimensionnel ou l'application d'abaques.

L'avenir du calcul tridimensionnel en geotechnique depend donc pour beaucoup des evolutions du contenu des reconnaissances geotechniques, des types d'essais qu'il sera possible de realiser, de la representativite des resultats de ces essais par rapport au comportement des terrains naturels, peut-etre aussi de la description detaillee du deroulement des travaux de construction. Paradoxalement, le perfectionnement de l'outil de calcul ne pourra faire evoluer la pratique que s'il est accompagne d'une modification de l'organisation des reconnaissances et si l'on mene a bien une nouvelle operation de validation de toutes les methodes de calcul par rapport au comportement reel des sols et des ouvrages. Dans le cas le plus favorable, un tel travail demandera de cinq a dix annees, s'il n'est pas en concurrence avec d'autres taches collectives prioritaires, comme l'achevement de l'Eurocode 7 et de ses textes d'application jusqu'au debut du XXI?siecle.

Plus probablement, au cours des prochaines annees, et en tout cas avant les prochaines journees d'etudes de l'ENPC sur les calculs numeriques en geotechnique, le calcul tridimensionnel restera reserve a la recherche et aux etudes d'ouvrages complexes et importants, mais en enrichissant par sa presence les etudes classiques et les calculs bidimensionnels qui sont deja frequents dans les etudes d'hydraulique, de tunnels et de soutenements.

Nous esperons donc que cet ouvrage permettra une meilleure connaissance et utilisation des outils de calcul tridimensionnel en elements finis, differences finies et mecanique des blocs et suscitera eventuellement des vocations pour participer aux developpements futurs de ces methodes pour la pratique du metier d'ingenieur.