APPORT DE LA GEOPHYSIQUE A L’ETUDE GEOTECHNIQUE DU SOL

La profondeur du socle bedrock

           La détermination de la profondeur du bedrock est une difficulté fréquemment abordée en génie civil. Pour un géologue, c’est peut-être la plus ancienne roche consolidée sous des dépôts sédimentaires. Autrement dit, c’est le niveau où la roche à des qualités susceptibles de supporter des structures ou encore comme la roche saine sous la roche altérée. La limite roche altérée/roche saine est primordiale lors de l’étude de glissements de terrain, car c’est elle qui va déterminer l’ampleur de travaux à effectuer. Elle intervient également pour le calcul de tassement des fondations. (Mari J.L., 1998)

Domaine d’application de la méthode ITE

            Par sa forte densité de mesure, un panneau électrique permet de localiser avec précision une anomalie latérale de résistivité. Une faille verticale ou subverticale peut ainsi être détectée. Il permet aussi de déterminer la profondeur du substratum et de distinguer les différentes couches constituant le sol. Les anomalies ressortent d’autant plus que le contraste électrique entre deux éléments est grand. C’est pourquoi il est utilisé en Génie Civil pour la recherche de cavités et de fissures, la caractérisation des terrains superficiels, en Environnement pour la délimitation de décharge et la recherche de contaminants, en Hydrogéologie pour la recherche d’aquifère, et aussi en Archéologie pour la recherche de vestiges.

Récapitulation

Les coupes profondeurs montrent l’hétérogénéité du site, faisant :
– un terrain très peu consolidé, en surface, constituant la couverture latéritique
– un terrain intermédiaire de vitesses formant la couche altérée de migmatite
– le substratum correspondant à du granite sain ou légèrement altéré
Le terrain est formé de migmatite qui appartient aux roches métamorphiques (voir Tableau 2, sous-titre 2.2.1.2). La migmatite est rippable, autrement dit, facile à l’excavation si la vitesse d’onde P est inférieure à 1500m/s. Elle nécessite d’autre moyen, utilisation d’explosif, si la vitesse est supérieure à 1500m/s. (Ducloux, et al., 1965) L’épaisseur des formations classées rippable varie de 7m à 20m à l’intérieur de la zone d’étude. Elles sont épaisses dans le secteur Sud Est de la zone, aux environs des lignes sismiques 1, 2, 3, 4, 5. Ainsi, le décapage ou le déblayage à réaliser ne devrait pas dépasser la profondeur de 7m afin d’éviter la présence des boules rocheuses et des formations dures. Les coupes en surface ont montré généralement que plus on pénètre en profondeur plus la vitesse sismique augmente. Alors la formation est de plus en plus stable en allant en profondeur. Il n’y aurait pas le risque de glissement, même en présence de la vibration. Elles confirment qu’au-delà des sept mètres de remblais, les formations y présent peuvent recevoir les fondations d’assise. Les coupes de modules d’incompressibilité nous confirment que les sept premiers mètres ne sont pas capable d’encaisser des fondations avec des propriétés de l’ordre de 3800MPa tandis qu’au-delà des 7m (surtout aux environs des lignes 1, 2 et 3) les formations peuvent supporter plus de 4000MPa. Ainsi, chaque coupe donne la pression limite que peut soutenir chaque horizon du sous-sol. La dimension des fondations sera à calculer à partir de ces coupes, en connaissant la masse de chaque unité à installer.

Evaluation générale

          D’après les résultats des prospections géophysiques, on peut dire que le sol est capable d’encaisser des infrastructures. L’existence de terrains résistants supportant des charges supérieures à 4000MPa et les propriétés rippables des sept premiers mètres nécessitent les travaux de déblayages au profit de l’installation des unités de l’usine. Ainsi, il faudra faire une excavation de 7m de profondeurs aux alentours des lignes sismiques 1, 2 et 3 dans le secteur Sud-Est de la zone (voir Figure 43). En outre, les coupes de vitesses des ondes S nous ont permis de savoir la stabilité des formations en allant vers la profondeur et que le risque de glissement de terrain n’est envisageable ! L’étude hydrogéologique faite sur le terrain a indiqué le point favorable à l’exploitation d’eau souterraine sur le lieu où a été étalé le panneau 7 c’est-à-dire dans la partie Sud. Les réservoirs d’eau seront implantés sur le point haut de cette zone dont la cote au sol peut atteindre 96m, afin de faciliter la distribution Des sondages géotechniques sont alors à conseiller aux emplacements proposés sur la figure afin de compléter les informations nécessaires aux dimensionnements des fondations, mais surtout au choix du type de fondation. De plus, il faudra faire des travaux de terrassement du fait que la zone ne soit pas plate. Quant à l’adduction d’eau, il est à recommander de réaliser un grand puits de diamètre D = 3m allant jusqu’à 15m de profondeur sur le lieu d’exploitation dont son niveau altimétrique au sol est 87m, pour satisfaire le besoin en eau de l’usine qui est évalué à 30 m3/h soit 800 m3/jour environ.

CONCLUSION

          Le but de l’étude a été d’obtenir les caractéristiques géotechniques  du sol par méthodes géophysiques. Cette prospection géophysique a permis de mettre en évidence les différentes propriétés électriques et mécaniques propres à un site sis au Nord de la ville de Brickaville. Autrement, la prospection sismique a été utilisée pour la reconnaissance géotechnique en vue d’optimiser la disposition des différentes unités composant une usine de transformation d’éthanol tandis que la prospection électrique a été choisie pour la reconnaissance hydrogéologique afin de localiser le point favorable à l’exploitation de la ressource en eau souterraine. Généralement, la zone étudiée est constituée de migmatites classifiés durs et stables et qu’elle est jugée apte à recevoir des infrastructures. En particulier, le secteur Sud-Est devrait faire l’objet de déblayage jusqu’à 7m de profondeur où se pose la couverture latéritique. La succession des couches vers la profondeur révèle une stabilité confiante et que le risque de glissement n’est concevable. Après décapage des sept premiers mètres, le sol pourrait supporter plus de 4000MPa de charges. Des investigations géotechniques sont donc conseillées pour cette partie afin de confirmer sa nature exacte pour les dimensions et le type de fondation de la future industrie. Le point de captage d’eau souterraine se trouve dans la partie Sud. En hydrogéologie, la tomographie électrique est l’outil d’imagerie par excellence pour la recherche d’aquifère tandis qu’en géotechnique, la sismique des premières arrivées, y compris la MASW, est l’outil par excellence. Bref, la géophysique fonctionne de pair avec la géotechnique. Pour le sous-secteur Agroéthanol, beaucoup de projets sont annoncés mais peu de réalisation sur terrain. Au niveau paysan, la transformation de la canne à sucre est essentiellement destinée à la fabrication de « Toaka gasy ». Cependant, cette production peut être destinée à des fins domestiques soit avec des rectificateurs d’alcool, soit avec des foyers à éthanol. Sa valorisation en combustible domestique nécessite alors la reconsidération des encadrements techniques.

Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre 1. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
1.1. Localisation
1.2. Contexte géomorphologique
1.3. Contexte climatique
1.3.1 Température
1.3.2. Vent
1.3.3. Pluviométrie
1.4. Contexte hydrologique
1.5. Contexte géologique
Chapitre 2. RAPPELS THEORIQUES ET METHODOLOGIQUES
2.1. Reconnaissance géophysique
2.2. Les problèmes géotechniques – Méthodologie de leur étude
2.2.1. Les problèmes posés
2.2.1.1 La profondeur du socle bedrock
2.2.1.2 Rippabilite, terrassement
2.2.1.3 Les fondations
2.2.1.4 Les venues d’eau
2.2.2 Les outils et techniques
2.3. Notion de vitesse sismique
2.3.1 Propagation des ondes
2.3.2 Propriétés mécaniques
2.4. Méthode sismique
2.4.1 Sismique réfraction
2.4.1.1 Modèle tabulaire à 2 terrains
2.4.1.2 Application de la méthode au Génie Civil
2.4.1.3 Appareils utilisés en prospection sismique
2.4.1.4 Processus du traitement de données
2.4.2 Sismique M.A.S.W
2.5. Notion de résistivité électrique
2.5.1 Distribution du potentiel électrique dans le sol
2.5.2 Résistivité apparente
2.5.3 Chargeabilité électrique
2.6. Méthode électrique
2.6.1 Technique du panneau électrique
2.6.2 Appareils utilisés en panneau électrique
2.6.3 Acquisition des données
2.6.4 Procédés de traitement des données
2.6.5 Domaine d’application de la méthode ITE
Chapitre 3. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
3.1. Implantation des mesures géophysiques
3.2. Sismique des premières arrivées
3.2.1 Profil sismique 1
3.2.2 Profil sismique 2
3.2.3 Profil sismique 3
3.2.4 Profil sismique 4
3.2.5 Profil sismique 5
3.2.6 Profil sismique 6
3.2.7 Profil sismique 7
3.2.8 Profil sismique 8
3.2.9 Profil sismique 9
3.2.10 Récapitulation
3.3. Tomographie électrique
3.3.1 Profil électrique 1
3.3.2 Profil électrique 2
3.3.3 Profil électrique 3
3.3.4 Profil électrique 4
3.3.5 Profil électrique 5
3.3.6 Profil électrique 6
3.3.7 Profil électrique 7
3.3.8 Récapitulation
3.4. Evaluation générale
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES

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