Géostatistiques et études de sol : combien de sondages, et que se passe-t-il entre eux ?

Un rapport d’étude de sol dessine des couches continues sous votre terrain. Personne, pourtant, n’a vu le sol entre les sondages : la coupe relie des points par interpolation. Ce guide explique ce que cette interpolation suppose, combien de points prévoir selon le projet, et ce que la géostatistique apporte quand les données sont nombreuses.

Il s’adresse au particulier qui lit son rapport comme au maître d’ouvrage d’un grand site. Le déroulement d’un sondage est décrit dans notre page sur le sondage géotechnique.

Dans ce guide :

• Ce qu’un sondage voit, et ce qu’il ne voit pas
• Combien de sondages : ce que disent les textes
• Variogramme et krigeage, expliqués simplement
• Là où la géostatistique sert vraiment
• Pour votre maison : ce que cela change

Les deux premières parties valent pour toute étude de sol, les deux suivantes pour les grands sites, la dernière pour votre maison.

En résumé

La norme NF P 94-500, qui encadre les missions géotechniques, ne fixe pas de nombre de sondages. Elle demande des investigations suffisantes et pertinentes, définies par le géotechnicien et complétées d’une phase à l’autre. La profession publie des repères minimaux, résumés ci-dessous. La géostatistique sert quand les points se comptent par dizaines ou par centaines : elle interpole, et surtout elle chiffre l’incertitude entre les points.

Ces repères viennent de l’Union Syndicale Géotechnique et de Syntec-Ingénierie, qui préviennent qu’ils peuvent être insuffisants selon le site.

Ce qu’un sondage voit, et ce qu’il ne voit pas

Un sondage décrit le sol sur une verticale, à un endroit. La norme NF P 94-500 attend des investigations qu’elles renseignent la nature des sols, leur composition, leur structure et leur répartition spatiale. Elle rattache les risques géotechniques à une connaissance partielle du site : ils dépendent des incertitudes, de la variabilité naturelle des paramètres et des accidents géologiques. Elle demande donc des investigations suffisantes et pertinentes à chaque phase de la conception, puis un suivi pendant les travaux : cette progressivité réduit les incertitudes.

Les recommandations de la profession tirent la conséquence : toute campagne comporte un nombre limité de sondages et d’essais, qui ne lèveront jamais toutes les incertitudes. Elles doivent être réduites à un coût acceptable et prises en compte dans la conception. Pour cette raison, une G2 ne permet pas de fixer à forfait le prix des fondations. Prévoyez donc dans le devis un prix pour une fouille plus profonde, comme le décrivent les étapes après la G2.

Le BRGM le résumait en 1989 : dessiner une coupe géologique demande toujours d’interpoler entre des points connus, et ce dessin reste en grande partie subjectif, avec une précision qu’on ne sait pas évaluer. Les réserves de votre rapport sur le caractère ponctuel des sondages disent la même chose ; notre guide pour lire un rapport G2 aide à les interpréter.

Combien de sondages : ce que disent les textes

La norme NF P 94-500 : pas de nombre, une exigence de pertinence

Chaque phase de la G2 doit s’appuyer sur des données géotechniques pertinentes, ce qui peut demander un programme d’investigations spécifique. La norme juge indispensable de ne définir ce programme qu’à l’issue de la phase d’étude précédente. En phase projet, elle exige des données adaptées et suffisamment représentatives du site.

En zone d’exposition moyenne ou forte aux argiles, l’arrêté du 22 juillet 2020 reprend la même logique : l’étude de conception s’appuie sur des données pertinentes, si besoin après un programme spécifique d’investigations. Une G2 avant-projet et projet conforme à la NF P 94-500 vaut présomption de conformité.

Les repères de la profession

Le tableau du résumé vient des recommandations publiées en 2016 par l’Union Syndicale Géotechnique et Syntec-Ingénierie. Toute réduction de ce programme doit être justifiée. À l’inverse, la complexité du projet, la géologie, l’eau ou les avoisinants peuvent imposer plus de points ou des sondages plus profonds. Le texte invite aussi les maîtres d’ouvrage à refuser les propositions fondées sur des campagnes trop limitées.

L’Eurocode 7

La NF EN 1997-2 de 2007 demande de répartir les points de façon à évaluer la succession des couches sur tout le site. Pour un bâtiment, elle les place aux endroits critiques au regard de sa forme et de ses charges, par exemple aux angles de l’emprise. Son annexe B.3, informative, donne des exemples d’espacement : une maille de 15 à 40 m pour les bâtiments élevés et industriels, de 60 m au plus pour les ouvrages de grande surface, de 20 à 200 m pour les ouvrages linéaires.

Une deuxième génération de l’Eurocode 7 doit s’appliquer à partir du 30 septembre 2027, date à laquelle la première sera annulée. Sa partie 2 reste consacrée à la reconnaissance des terrains. Pour un dallage de maison, le DTU 13.3 fixe aussi un nombre minimal de points et une profondeur de reconnaissance.

Variogramme et krigeage, expliqués simplement

La géostatistique est née dans les mines, avec Danie Krige puis Georges Matheron et l’école des Mines de Fontainebleau. Elle repose sur deux outils.

Le variogramme mesure à quel point deux mesures diffèrent selon la distance qui les sépare. En général, il croît puis atteint un palier. La distance de ce palier s’appelle la portée : au-delà, deux mesures n’ont plus de lien entre elles. Près de zéro, le variogramme garde souvent une valeur non nulle, l’effet de pépite, qui vient de l’erreur de mesure ou d’un changement brutal du sol.

Le krigeage estime la valeur d’un point non mesuré par une moyenne pondérée des points voisins. Les poids viennent du variogramme et sont choisis pour que l’estimation soit sans biais et la plus précise possible. Le calcul donne aussi une variance de krigeage, que l’on cartographie pour voir où l’estimation est incertaine. Les simulations vont plus loin : elles produisent plusieurs versions possibles du sous-sol. Sur le Grand Paris Express, elles ont mieux représenté la variabilité que les méthodes déterministes comme le krigeage, en particulier pour les valeurs extrêmes.

Ces outils demandent beaucoup de données. Les cas cités plus bas reposent sur 250 sondages, ou sur un essai tous les cent mètres le long d’un tracé. Sur une parcelle de maison, avec trois ou quatre points, le géotechnicien interpole avec sa connaissance de la géologie locale plutôt qu’avec un variogramme.

Là où la géostatistique sert vraiment

Les grands ouvrages linéaires en ont fait un outil de décision. Pour le tunnel sous la Manche, le BRGM a interpolé les données de sondages et de sismique dans un couloir de 1 km de large sur 37 km. L’écart-type d’estimation du toit des argiles du Gault variait de 2 à 6 m dans ce couloir ; il était de 2 à 3 m sur les trois quarts du tracé sous-marin et ne dépassait pas 4 m ailleurs. Le profil en long a été calé pour garder, presque partout, au moins un écart-type entre le radier et le toit estimé des argiles. Le même calcul a servi à fixer la densité et la disposition des reconnaissances complémentaires.

Sur une plateforme rail-route de 11 ha dans la plaine de la Garonne, une équipe de l’université de Bordeaux a rassemblé 250 sondages. Elle a calculé les tassements sondage par sondage, puis les a krigés : la carte des tassements après renforcement du sol montrait 1 à 3 cm sur la plupart du site, et trois zones beaucoup plus fortes à vérifier.

Sur le Grand Paris Express, les essais au pressiomètre tombent en moyenne tous les cent mètres le long du tracé. Les chercheurs en ont tiré des modèles en 3D ; pour les couches hétérogènes, les découper en secteurs homogènes a rendu les résultats plus fiables. Le guide du BRGM pour cartographier localement la sensibilité aux remontées de nappe passe lui aussi par une analyse géostatistique de la surface de la nappe.

Les lotissements, les zones d’activités et les centrales solaires au sol s’en rapprochent : des points répartis sur plusieurs hectares, que l’on peut cartographier pour découper le site en zones et placer les points supplémentaires là où l’incertitude est la plus forte. Notre guide pour réussir un lotissement situe ces études dans le calendrier.

Pour votre maison : ce que cela change

Sur une maison, la question utile est plus simple : les points couvrent-ils bien votre emprise ? Ils devraient tomber sous la construction ou à ses abords, aux angles et là où les charges se concentrent, et descendre assez bas. Pour une maison isolée, la profession recommande au moins 3 points, descendus à 5 m sous la base des fondations prévisibles.

Trois situations demandent de reposer la question au géotechnicien :

• la maison a bougé après l’étude : de nouveaux points peuvent être nécessaires si elle sort de la zone reconnue ;
• une extension : en zone argileuse exposée, selon l’arrêté de 2020, l’étude initiale vaut pour l’extension si elle l’avait prévue avec le même procédé constructif ; sinon, la nouvelle étude peut s’appuyer sur ses données si elles restent pertinentes. Voir notre étude pour extension de maison ;
• une piscine : l’étude faite pour la maison ne couvre pas automatiquement un bassin placé ailleurs sur la parcelle, comme l’explique notre article sur l’étude de sol pour piscine enterrée.

La variabilité explique aussi pourquoi l’étude du voisin ne vaut pas pour votre terrain. Et pour comparer deux devis de G2, regardez le nombre de points, mais aussi leur type, leur profondeur et leur emplacement.

Les erreurs fréquentes

1. Juger une étude au nombre de sondages seul. Un pénétromètre et un sondage pressiométrique ne donnent pas les mêmes informations.
2. Déplacer la maison après la G2 sans prévenir le géotechnicien. Les points peuvent ne plus couvrir l’emprise.
3. Lire la coupe du rapport comme une photo du sous-sol. Entre les sondages, c’est une interpolation.
4. Signer un forfait de fondations sans prix pour une fouille plus profonde. Le bon sol peut descendre entre deux points.
5. Attendre d’un calcul qu’il remplace des sondages. La géostatistique montre où l’incertitude est forte ; seuls des points supplémentaires la réduisent.

Questions fréquentes

Combien de sondages faut-il pour une étude de sol de maison ?

Aucun texte n’impose un nombre de sondages pour la G2 d’une maison. Pour une maison isolée, l’Union Syndicale Géotechnique et Syntec-Ingénierie recommandent en G2 au moins 3 points, à raison d’un point par 50 m², descendus à 5 m sous la base des fondations prévisibles. Le géotechnicien adapte ce programme au terrain : une pente, un remblai, un sous-sol ou des argiles peuvent en demander davantage. Demandez-lui de justifier le nombre et l’emplacement des points.

Pourquoi le bon sol est-il plus profond que prévu à un endroit de la fouille ?

Parce que le rapport interpole entre des points. Une poche de sol mou, un fossé comblé ou une couche qui plonge peut se trouver entre deux sondages sans qu’aucun ne la traverse. La norme NF P 94-500 rattache ce risque à la variabilité naturelle du sol et prévoit des investigations progressives, jusqu’au suivi des travaux. C’est pour cela qu’on ouvre les fouilles avec un point d’arrêt et un prix prévu pour approfondir.

Le krigeage peut-il remplacer des sondages supplémentaires ?

Non. Le krigeage estime le sol entre les points mesurés et calcule l’incertitude de cette estimation, sans créer d’information nouvelle. Pour le tunnel sous la Manche, le BRGM s’en est servi pour décider où placer des reconnaissances complémentaires. La méthode demande en outre beaucoup de données : les cas publiés cités ici reposent sur 250 sondages ou sur un essai tous les cent mètres.

Faut-il refaire des sondages si l’implantation de la maison change ?

Pas toujours, mais il faut poser la question. L’étude de conception tient compte de l’implantation du bâtiment. Si la maison sort de la zone reconnue, ou se rapproche d’un remblai ou d’une pente, les points existants peuvent ne plus suffire. Envoyez le nouveau plan au géotechnicien, qui dira si un complément est utile.

La géophysique peut-elle combler les vides entre les sondages ?

Elle aide, à condition d’être calée sur des sondages. Selon les recommandations de la profession, les méthodes géophysiques renseignent sur la succession des couches, mais demandent toujours un étalonnage sur des données géotechniques. Sous la Manche, les profils sismiques n’ont pu être interprétés que grâce aux sondages carottés, qui ont permis d’identifier chaque réflecteur.

Faire reconnaître le sol sous votre projet

Vous préparez une maison, une extension ou un projet sur plusieurs hectares ? Envoyez-nous le plan de masse et l’emprise du projet. L’équipe Geo2mo propose un programme de sondages justifié point par point, adapté au terrain et à l’ouvrage. Nous intervenons depuis nos agences de Montpellier et d’Argenteuil, en Occitanie, en Provence-Alpes-Côte d’Azur, en Île-de-France et au-delà.

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