Un modèle 3D du sous-sol affiché à l'écran a l'air aussi solide qu'un plan. Pourtant, entre deux sondages distants de trente mètres, le logiciel ne fait qu'une chose, il interpole. Vous vous demandez ce que le BIM apporte à la géotechnique, comment les sondages entrent dans la maquette, et jusqu'où ce modèle est fiable. Voici comment on passe du forage au modèle, quelles normes encadrent la démarche, et pourquoi la 3D ne supprime jamais l'incertitude du terrain.
Sommaire
Le BIM appliqué au sous-sol
Le BIM, pour Building Information Modeling, n'est pas un logiciel. C'est une méthode de travail collaborative où chaque acteur d'un chantier dépose ses données dans une maquette numérique commune, suivie sur tout le cycle de vie de l'ouvrage. Le Cerema le rappelle sans détour, il s'agit d'un ensemble de processus, pas d'un outil unique.
La Fédération Française du Bâtiment décrit le BIM selon plusieurs dimensions, qui ajoutent de l'information à la maquette.
- la 3D, soit la géométrie de l'ouvrage en trois dimensions
- la 4D, qui ajoute le temps et le phasage des travaux
- la 5D, qui intègre les coûts et les ressources
Dans cette maquette, la part géotechnique décrit ce qui se cache sous le bâtiment, soit les couches de sol, le niveau de la nappe et les ouvrages enterrés. Elle vient s'ajouter aux maquettes de l'architecte, de la structure et des réseaux. Le sous-sol cesse d'être un rapport papier rangé dans un classeur pour devenir un objet 3D consultable par toute l'équipe.
Mettre le sous-sol dans la maquette apporte des bénéfices concrets sur un projet d'ampleur.
- une vue commune du terrain, partagée entre tous les intervenants
- moins de conflits entre fondations, réseaux enterrés et ouvrages voisins
- les données de sondage rattachées au modèle, donc faciles à retrouver
- un suivi du sous-sol sur toute la vie de l'ouvrage, jusqu'à la maintenance
Cette discipline numérique prend place parmi les études techniques d'un projet de construction, décrites dans notre guide des études géotechniques. Le BIM ne remplace aucune d'elles, il les fait dialoguer dans un même espace.
À noter. Sur les grands marchés publics, le recours au BIM figure souvent dans les appels d'offres. La part géotechnique de la maquette suit alors le même cadre de gestion de l'information que les autres lots du projet.
Du forage au modèle 3D
Une maquette numérique du sous-sol ne sort pas d'un capteur. Elle se construit à partir de points de mesure réels, les sondages, que le logiciel relie entre eux. Voici le chemin, étape par étape.
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1
Les sondages sur le terrain
Forages, pénétromètres et essais en place donnent la nature et la profondeur de chaque couche, à des endroits précis et limités du terrain.
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2
La saisie des données de sondage
Chaque log de forage, chaque résultat d'essai est saisi dans un format structuré, lisible par les logiciels, avec sa position géographique exacte.
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3
L'interpolation entre les points
Le logiciel calcule une surface pour le toit et la base de chaque couche entre les sondages, le plus souvent par une méthode d'interpolation géostatistique. C'est cette étape qui crée le volume 3D.
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4
L'export vers la plateforme commune
Le modèle de couches est exporté dans un format interopérable, puis versé dans la maquette collaborative aux côtés des autres lots.
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5
Le lien avec les rapports d'étude
Chaque couche du modèle reste rattachée au rapport géotechnique qui la décrit, pour garder la trace des données d'origine et de leurs incertitudes.
L'ordre compte. Le modèle ne précède jamais les sondages, il en découle. Plus les forages sont nombreux et bien répartis, moins l'interpolation a de vide à combler.
Modèle géologique et modèle géotechnique
On confond souvent les deux. Ils sont liés mais ne portent pas la même information.
Le modèle géologique décrit l'architecture du sous-sol, soit la forme des couches, leur empilement, les failles qui les traversent. Il répond à la question, qu'est-ce qu'il y a là-dessous et comment c'est agencé.
Le modèle géotechnique part de cette architecture et lui attribue des paramètres de calcul, comme la résistance d'une argile, l'angle de frottement d'un sable, la cote de la nappe. Il répond à une autre question, comment ces couches vont se comporter sous une charge.
| Repère | Modèle géologique | Modèle géotechnique |
|---|---|---|
| Ce qu'il décrit | La forme et l'empilement des couches | Les paramètres mécaniques de chaque couche |
| Question posée | Quelle est l'architecture du sous-sol | Comment le sol réagit sous une charge |
| Donnée typique | Toit d'une formation, faille, lithologie | Résistance, compressibilité, niveau d'eau |
| Usage | Comprendre la structure du terrain | Nourrir le dimensionnement des ouvrages |
Le second s'appuie sur le premier. Un modèle géotechnique sans architecture géologique fiable repose sur du vide. C'est ce modèle de paramètres qui alimente ensuite le choix et le dimensionnement des fondations.
Les normes et les formats d'échange
Pour qu'une maquette circule entre des logiciels différents sans tout perdre en route, il faut un langage commun. Deux références structurent la démarche.
Le format IFC, pour Industry Foundation Classes, est le standard ouvert d'échange du BIM. Géré par l'organisme buildingSMART et normalisé sous la référence ISO 16739, il permet de transmettre un modèle d'un éditeur à un autre sans dépendre d'un logiciel propriétaire.
La norme NF EN ISO 19650 encadre, elle, la gestion de l'information sur tout le projet. Elle définit un environnement de données commun, où chaque donnée passe par des phases tracées de création, vérification et partage. Ce n'est pas une obligation légale, mais un cadre que les marchés publics demandent souvent dans leur cahier des charges.
| Référence | Ce qu'elle couvre | Rôle dans la maquette |
|---|---|---|
| IFC (ISO 16739) | Format ouvert d'échange de données BIM | Transmettre le modèle entre logiciels |
| NF EN ISO 19650 | Gestion de l'information du projet | Organiser et tracer les données partagées |
| Format AGS | Échange de données de sondage et d'essais | Transférer les données brutes de reconnaissance |
Le format AGS mérite une mention à part. Créé en 1991 par une association britannique de spécialistes géotechniques, c'est un format texte ouvert qui transfère les données de sondage, d'essais en laboratoire et de suivi entre les acteurs d'une étude, sans dépendre d'un éditeur. Aux États-Unis, le format DIGGS, fondé sur XML, joue un rôle proche pour les données issues des forages et des essais en place.
Bon à savoir. En France, le BRGM pilote depuis plusieurs années un travail de standardisation des données géotechniques pour les relier aux maquettes BIM et aux outils cartographiques, dans le cadre du projet national MINnD, avec des partenaires comme Terrasol. Ces données de sondage restaient jusque-là souvent acquises au coup par coup, peu réutilisées d'un projet à l'autre.
Les logiciels qui construisent le sous-sol
La maquette géologique se construit dans des outils dédiés à la modélisation 3D du terrain. Ils sont distincts des logiciels de calcul, présentés dans notre panorama des logiciels de calcul géotechnique, qui dimensionnent fondations et soutènements une fois le modèle posé.
Côté modélisation géologique, le BRGM édite GeoModeller, conçu dès le milieu des années 1990. Il définit l'architecture 3D d'un secteur, soit les couches et les failles, à partir de cartes, de coupes, de forages et de levés géophysiques. Sa méthode géostatistique interpole les surfaces qui séparent les corps géologiques, et le modèle reste modifiable à chaque nouvelle donnée.
Le BRGM propose aussi la suite GDM, qui gère, représente et modélise des données géoscientifiques pour la géologie, l'eau, les risques naturels et la géotechnique. Ces outils ne calculent pas la portance d'une fondation. Ils dessinent le sous-sol pour que d'autres logiciels prennent le relais.
Important. Un logiciel de modélisation géologique ne remplace pas une reconnaissance de terrain. Sans sondages réels en entrée, il dessine un sous-sol supposé, séduisant à l'écran mais sans fiabilité suffisante pour caler un projet.
Ce que la 3D ne montre pas
C'est le point que les démonstrations logicielles passent souvent sous silence. Une maquette 3D du sous-sol n'est pas une photographie du terrain. C'est une interpolation entre des points de mesure ponctuels.
Entre deux sondages, le logiciel suppose une continuité régulière des couches. La réalité est rarement aussi sage. Une lentille d'argile molle, une poche de remblai ancien, une cavité, une remontée de nappe non détectée, rien de tout cela n'apparaît si aucun forage ne l'a touché. L'affichage 3D, net et coloré, donne une impression de certitude que les données ne justifient pas.
Pièges à éviter avec une maquette du sous-sol
- croire que la 3D comble les zones non sondées par autre chose que du calcul
- lire le modèle sans regarder la densité et la répartition des sondages
- oublier de relier chaque couche au rapport d'étude de sol qui la décrit
- présenter le modèle à un non-spécialiste comme une vérité de terrain
- réutiliser une vieille maquette sans nouvelle reconnaissance sur le projet en cours
La bonne pratique tient en une phrase. La maquette reste un outil de visualisation et de coordination, pas une source de vérité, et chaque couche doit pointer vers le rapport géotechnique qui en donne l'origine et les marges d'incertitude. Le modèle aide à voir, le rapport reste la référence.
Le rôle du BIM sur un grand chantier
Sur une maison individuelle, personne ne monte une maquette BIM du sous-sol. Le sujet prend tout son sens sur les grandes opérations, où plusieurs disciplines travaillent sur le même terrain.
Le métro du Grand Paris Express en donne un exemple concret. Les données de sondage de la ligne 15 sud, qui parcourt trente-trois kilomètres et seize gares, ont été structurées et publiées en données ouvertes par la Société des grands projets, avec la localisation, la profondeur et le faciès de chaque sondage. Sur un tel projet, le modèle du sous-sol sert à caler les tunneliers, les gares et les ouvrages enterrés.
À cette échelle, le modèle du sous-sol change la façon de travailler.
- il évite de redécouvrir le terrain à chaque nouvelle phase d'étude
- il sert de base partagée entre les géotechniciens, les structures et les exploitants
- il garde la mémoire des sondages bien après la fin du chantier
Le modèle nourrit aussi le dimensionnement. Une fois l'architecture des couches posée et les paramètres attribués, les calculs de fondations et de soutènements s'appuient sur cette base commune plutôt que sur des rapports dispersés.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le BIM en géotechnique
Qu'est-ce qu'une maquette numérique du sous-sol
Comment intègre-t-on les sondages dans la maquette
Quelle différence entre modèle géologique et modèle géotechnique
Qu'est-ce que le format IFC
Quelle norme encadre une démarche BIM
Comment échange-t-on les données brutes de sondage
Quels logiciels servent à modéliser le sous-sol
La maquette 3D du sous-sol est-elle fiable
Le BIM est-il obligatoire en géotechnique
Comment relier la maquette aux rapports d'étude de sol
À quoi sert le BIM géotechnique sur un grand projet
À retenir
- Le BIM est une méthode collaborative, pas un logiciel. Sa part géotechnique décrit le sous-sol dans la maquette commune.
- Le modèle 3D se construit par interpolation entre des sondages réels. Le forage précède toujours le modèle.
- Le modèle géologique décrit l'architecture des couches, le modèle géotechnique y ajoute les paramètres de calcul.
- L'IFC est le format ouvert d'échange, la norme NF EN ISO 19650 encadre la gestion de l'information, souvent exigée en marché public.
- La 3D ne supprime pas l'incertitude du sous-sol. Chaque couche doit rester reliée au rapport d'étude de sol qui la décrit.
