Dans le groupe des géosciences, la géotechnique est la technoscience consacrée à l’étude pratique de la subsurface terrestre sur laquelle notre action directe est possible pour son aménagement et/ou son exploitation, lors d’opérations de BTP (génie civil, bâtiment, carrières), de gestion des eaux souterraines (exploitation, drainage) et de prévention des risques naturels.
Dans la pratique actuelle, il est indispensable d’y recourir lors de l’étude, la construction, la maintenance et la réparation de tout type d’aménagement et d’ouvrage - route, voie ferrée, canal, aménagement de montagnes, de cours d’eau et du littoral, pont et viaduc, tunnel, barrage, puits et forage, carrière, immeuble, etc., l’exécution de tout type de travail - terrassement, fondation, drainage… dans tout type de site - terrestre, fluvial et maritime, libre ou occupé.
Technique empirique aussi vieille que l’humanité et connue de toutes les civilisations, elle évolue sans cesse selon nos besoins, nos connaissances et nos moyens. Sa pratique pragmatique a longtemps reposé sur des procédés locaux très efficaces ; son évolution rationnelle a débuté vers la fin du ; à partir de la deuxième partie du , elle est progressivement devenue scientifique ; depuis, elle navigue entre induction / expérience / probabilisme et déduction / calcul / déterminisme ; son état actuel est un amalgame instable de ces deux points de vue.
Comme science, elle ressortit autant à la géologie (pétrographie, géologie structurale, géomorphologie, géodynamique, hydrogéologie) qu’à la géomécanique (mécanique des sols, mécanique des roches, sismique, hydraulique souterraine). Comme technique, elle ressortit à l’art de la construction - techniques du BTP - (architecture, ingénierie, travaux, maintenance, réparation) pour la mise en œuvre du sous-sol (terrassement, soutènement, drainage, fondation…).
Les principes de la géotechnique sont simples mais leur expression est compliquée, car ils procèdent à la fois de la géologie et de la mécanique, de l’observation / expérimentation et du calcul, du raisonnement inductif et du raisonnement déductif. À partir du terrain, la géologie étudie la morphologie et le comportement des géomatériaux réels, roches, sols et eaux constituant le sous-sol d’un site, qui sont tangibles, discontinus, variables, hétérogènes, anisotropes, contraints, pesants et bien plus que cela : la nature les a faits ainsi et on ne peut que le constater. À partir de sondages et d’essais, la géomécanique les réduit à des milieux virtuels de modèles qui doivent être continus, immuables, homogènes, isotropes, libres, parfois non pesants et rien que cela : le traitement mathématique l’impose. Pour passer des premiers aux seconds, de la réalité à l’image, il suffit d’un peu d’imagination et d’usage ; pour repasser ensuite et nécessairement des seconds aux premiers, des échantillons au site, il faut ajouter que les géomatériaux ne sont pas désordonnés, que leurs hétérogénéités et leurs comportements ne sont pas aléatoires, mais qu’au contraire, ils sont structurés de façon tout à fait cohérente, ce qui ramène à la géologie : tout résultat d’essai et de calcul géomécanique, incompatible avec une observation géologique, est inacceptable en géotechnique.
En effet, ne pas tenir compte des particularités géologiques d’un site risque d’entraîner à plus ou moins long terme des dommages, voire des accidents parfois très graves au chantier et/ou à l’ouvrage : la majeure partie des dégâts et accidents géotechniques sont dus à l’inadaptation de l’ouvrage au site ou à une méconnaissance de la géologie du site et non à des erreurs de calculs géomécaniques sur les parties d’ouvrages en relation avec le sol et le sous-sol.
thumb|Talus de déblais routier – alternance marno-calcaire subverticale. thumb|Le barrage de Serre Ponçon sur la Durance - Vue générale - Profils en travers et en longthumb|Les ruines du barrage de Malpasset vues de l’aval – Coupe du dièdre de failles défaillant, cause naturelle de la catastrophe, avec la crue du Reyran, le 2/12/1959, événement déclenchant. thumb|Autoroute A40 - Nantua - viaduc en encorbellement sur chaos d'écroulement de falaise. thumb|Autoroute A75 - Viaduc de Millau - géologique et géotechnique
Histoire Dans sa forme empirique pratique, on a fait de la géotechnique bien avant qu’on la désigne et qu’on la définisse. Le terme Le terme de « géotechnique » est attesté pour la première fois à la fin du , peut-être dans sa version anglaise, , ou française, , sans doute dans la désignation de la « Commission suisse de géotechnique », créée en 1899, rattachée à l’Académie suisse des sciences naturelles en 1909 ; jusqu’à sa dissolution en 2005, il y avait aussi un « Institut géotechnique d’État » belge. Le mot désignait alors l’ensemble des applications des géosciences, avec une connotation clairement géologique en Suisse. Dès le début du , il était tombé en désuétude partout ailleurs, sans doute à cause de la dichotomie entre d’une part géologie de l’ingénieur et d’autre part mécanique des sols — , pour la science et pour la technique. Terzaghi utilisa d’abord pour titre de son ouvrage fondateur. comme synonyme de , il a ensuite appelé Géotechnique la revue de langue anglaise - maintenant éditée par l'Institution of Civil Engineers à Londres - qui a perdu l’accent sur le e mais a conservé la désinence que ; il a finalement abandonné le terme pour Soil Mechanics in Engineering Practice, titre de l’un de ses derniers ouvrages..
En France, Maurice Buisson exhuma sans lendemain le terme dans le sens de mécanique des sols appliquée, pour titre de son ouvrage en deux tomes dont il ne publia que le premier, Essai de géotechnique – 1. Caractères physiques et mécaniques des sols., avec une connotation clairement mécanique des sols. En 1962, au début de la construction systématique des autoroutes françaises, Pierre Martin a créé le , raison sociale de société anonyme et marque commerciale, expression qui est maintenant devenue générique. Sans doute pour cela, le terme « géotechnique », attesté en français vers 1960, figure depuis une quarantaine d’années dans les dictionnaires de français. Dans le courant des années 1970, il a été consacré par la création de l’Union syndicale géotechnique à connotation nettement géomécanique et l’établissement de « Listes départementales de géotechniciens agréés en matière de mouvements du sol et du sous-sol » à connotation plutôt géologie de l’ingénieur.
Ce terme est maintenant devenu courant dans le langage du BTP, mais son champ n'est toujours pas fixé.
La pratique Ramasser un galet de silex et le casser pour en faire un chopper, chercher, choisir et aménager une grotte pour l’habiter, exploiter une carrière de silex, construire une cité lacustre, ériger un mégalithe… étaient des activités « géotechniques » que les hommes préhistoriques exerçaient efficacement. Les anciens Chinois, Grecs, Amérindiens… construisaient parasismique aussi efficacement.
Durant l’Antiquité, les Mésopotamiens, Égyptiens, Bretons, Grecs, Romains, Andins, Chinois, Hindous… ont construit leurs bâtiments, routes, canaux, ponts… en utilisant des « » empiriques, sans cesse améliorées, comme celle commune à tous qui consiste à adapter la charge appliquée par l’ouvrage à la capacité portante de son géomatériau d’assise, en jouant sur les dimensions et la profondeur d’ancrage des fondations ; on fait toujours ainsi par exemple plus en aval, le pont de Tancarville est fondé sur des pieux en béton ancrés dans le même cailloutis. Darius décrit cette technique dans la dédicace de son palais de Suse ; Vitruve la conseillait aux constructeurs romains ; deux Évangiles disent qu’au bord d’un torrent à crues, l’homme prudent établit les fondations de sa maison en creusant jusqu’au roc, alors que le fou construit sur le sable…
Au Moyen Âge, il y avait d’habiles « » pour construire dans les lagunes, les deltas, les plaines alluviales… sur des matériaux peu consolidés, incapables de supporter de lourds édifices sans aménagements et facilement modifiés par des phénomènes géodynamiques actuels, crues, marées, tempêtes… auxquels ces sites sont fréquemment exposés : Notre-Dame de Paris est construite sur une forêt de pieux en bois, longs de quelques mètres, qui traversent la couche de limon meuble superficiel, pour s’ancrer dans le cailloutis compact sous-jacent des alluvions de la Seine ; plus en aval par exemple, le pont de Tancarville est fondé sur pieux en béton ancrés dans le même cailloutis. Depuis le , les Vénitiens occupent un site particulièrement ingrat d'un point de vue géotechnique, une lagune dont le sous-sol s’affaisse en permanence, ce qui impose de tout y construire sur « fondations spéciales ». L’actuelle école géotechnique néerlandaise est directement issue des efforts séculaires qu’ont dû prodiguer les Frisons pour aménager leur province sans cesse disputée à la mer. L'Autrichien Terzaghi avait appris de ses prédécesseurs comment bien construire sur les alluvions argileuses compressibles de la vallée du Danube…
Durant le , la défense des places fortes confrontées à la puissance de l’artillerie a obligé les ingénieurs militaires à construire des remparts de plus en plus hauts et épais en terre perreyée ; pour cela, Vauban fit établir et diffuser par l’abbé Duroi, des règles empiriques de stabilité des remblais et des murs de soutènementProfil général pour les murs de soutènement.La manière de fortifier selon la méthode du maréchal de Vauban, in Traité de la défense des places – 1687 ; on le considère ainsi abusivement comme l’initiateur de la mécanique des sols qui, pour encore deux siècles, sera une mécanique des remblais empirique.
Certaines planches de l’Encyclopédie montrent les fondations sur pieux en bois de bâtiments construits en bordure de cours d’eau.
La mécanique des remblais thumb|alt=équilibres|Les équilibres plastiques. En 1720, Bernard Forest de Belidor « démontra par l'expérience » que la poussée des « terres ordinaires » - les remblais - au-delà de leur pente de talus naturel (qu’elles) « prennent d'elles-mêmes » était la cause de l’instabilité des murs de soutènement.
En 1727, Couplet calcula empiriquement la poussée de ce coin de remblai limité par une surface de rupture plane.
En 1773, Coulomb assimila la condition de stabilité de ce coin de poussée à celle d’une charge sur un plan incliné dont il avait établi la loi pour rationaliser le charroi d’artillerie ; il définit clairement la cohésion et l’angle de frottement d’un remblai, et établit la loi de leurs relations à la base de la mécanique des remblais qui deviendra la mécanique des sols. La géomécanique entrait ainsi dans sa phase scientifique, mais les difficultés des calculs d’application le conduisirent à négliger la cohésion et à ne retenir que le plan comme surface de glissement en faisant remarquer qu’ainsi, on agissait dans le sens de la sécurité - « pour la facilité de ses applications à la pratique ». Son essai Sur une application des règles de maximis et de minimis à quelques problèmes de statique, relatifs à l'architecture, était « destiné à déterminer, autant que le mélange du calcul et de la physique peuvent le permettre, l'influence du frottement et de la cohésion dans quelques problèmes de statique ».
En 1846, Collin rappela à propos de barrages en terre et de remblais de canaux et chemins de fer, que la cohésion est indépendante de l’angle de frottement et dit qu’elle est fonction de la compacité et de la teneur en eau du matériau ; il établit aussi que la courbe de glissement rotationnel d’un remblai la plus proche de la réalité, est à peu près l’arc de cycloïde, de moins en moins pentu d’amont en aval, mais les difficultés des calculs pratiques obligeaient toujours à s’en tenir à l’angle de frottement et au plan.
La mécanique des sols