Notions générales
Quelques domaines particuliers du génie civil permettent une démarche d'analyse de risques à partir des statistiques. Il s'agit toujours de contextes où les données sur les défaillances des ouvrages sont abondantes et on trouve des traitements dans les ouvrages à grand linéaire, tels que les routes (Courilleau, 97) ou les réseaux enterrés (Laffréchine, 99). Dans ces domaines, on recherche les corrélations entre les défaillances (fissuration ou déformation d'une chaussée ; fissures, cassures ou fuites d'une canalisation) et un certain nombre de facteurs explicatifs (âge, matériaux de la structure, environnement du système...). Une fois établie l'influence des principaux facteurs, il est alors possible de prévoir les défaillances d'un ouvrage en fonction de la valeur des paramètres qui lui sont propres (son âge, sa composition, son environnement).
Le domaine des barrages constitue un contexte particulier, où les défaillances sont bien heureusement rares et où l'auscultation des ouvrages est une pratique ancienne. Ainsi, l'analyse statistique est couramment utilisée pour le traitement des données d'auscultation (déplacements, piézométrie, pression interstitielle, débits de drainage ou de fuite, ouvertures de fissures...). On dispose ici de nombreuses mesures relevées à différents pas de temps (Figure 7), difficiles à interpréter par analyse directe, et on essaie alors de déterminer les corrélations entre des combinaisons de facteurs explicatifs.
Initialement développé par EDF pour l'analyse des déplacements des barrages en béton, le modèle statistique HST est le plus largement répandu. Il s'agit de corréler les données d'auscultation à trois facteurs explicatifs :
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le niveau du plan d'eau dont l'effet hydrostatique est noté « H » ;
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la date dans l'année ou l'effet saisonnier, noté « S ». Ce facteur prend en compte l'influence des écarts de température entre saisons froides et saisons chaudes, mais aussi l'exploitation saisonnière de la retenue ;
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le facteur temps « T » lié à l'âge du barrage.
Il a connu des évolutions récentes avec la prise en compte du facteur pluie « P », facteur particulièrement important dans les barrages en remblai et, plus récemment encore, avec la prise en compte du caractère différé de certains effets (Bonelli, 03). Ces modèles permettent de séparer et de quantifier les effets réversibles (cote du plan d'eau, pluies, saison) et les effets irréversibles liés à l'âge de l'ouvrage (temps) : dissipation des pressions interstitielles de construction, colmatage du tapis drainant, évolution de la perméabilité des matériaux.... Il est alors possible d'établir un diagnostic du comportement du barrage et de prévoir son évolution future.
La figure 8 montre les résultats de l'analyse par le modèle statistique HST-P des mesures d'un piézomètre d'un barrage en remblai (les mesures brutes apparaissent dans la figure 7). Les fonctions H(z), P( ), S( ) et T( ) permettent de présenter la contribution à la piézométrie de chacun des facteurs explicatifs considérés individuellement. Dans ce cas particulier, les variations de la piézométrie sont dues essentiellement au niveau de la retenue, avec une tendance favorable à la baisse au cours du temps (Bonelli et al., 98).
En synthèse, l'analyse de risques à partir des statistiques est mise en œuvre en génie civil dès lors qu'il est possible d'établir des corrélations entre les défaillances et des facteurs explicatifs. Cela suppose en corollaire de disposer de données abondantes sur les défaillances des ouvrages, à l'instar des réseaux à grand linéaire. Dans le domaine des barrages, les statistiques sont utilisées couramment pour l'analyse des phénomènes présentant une dérive au cours du temps. Elles permettent la prévision de l'évolution du comportement d'un ouvrage (prévision des déplacements, des pressions interstitielles...) et l'anticipation des phénomènes indésirables. Il s'agit d'une approche puissante pour l'analyse de risques attachés aux mécanismes à caractère irréversible.
