Soutenance mémoire
La géotechnique est la science qui se focalise sur la subsurface terrestre prévu à l’aménagement et à l’exploitation, notamment, la construction d’ouvrage de génie civil et de bâtiment. Elle est indispensable lors des études préalables de construction d’un ouvrage d’une envergure assez importante. Très efficace, sa pratique souvent in-situ et en laboratoire permet d’obtenir des informations importantes concernant les différentes propriétés mécaniques du sous-sol et des roches. Pourtant, cela nécessite dans la plupart des cas des prises d’échantillons à la surface mais aussi en profondeur, donc parfois, on a recourt à des méthodes destructives.
La géophysique, ayant été utilisée principalement dans la recherche pétrolière, fut adaptée aux besoins du génie civil vers les années 50. Etant une méthode principalement nondestructive, elle permet d’obtenir davantage de résultats que les essais géotechniques classiques sans prélèvement d’échantillons ni exécution de forages. Avec l’évolution des techniques utilisées, les coupes représentatives des propriétés géophysiques et géomécaniques du sol permettent une meilleure interprétation par rapport aux résultats géotechniques classiques qui ne caractérisent pratiquement que l’endroit au droit duquel l’essai in-situ a été réalisé.
Ainsi, le stage que nous avons effectué au sein de la Société de Géoscience pour le Développement de Madagascar (SGDM) nous a permis de mener une étude dans ce contexte en vue de compléter surtout ma formation en Maitrise en Sciences et Techniques en Géophysique Appliquée. Il consiste en une étude géophysique pour la construction d’un bâtiment à Tanjombato, en complément des résultats des essais géotechniques réalisés préalablement. Dans le but de démontrer l’apport considérable de la géophysique à l’étude des fondations, les résultats attendus seront la localisation de l’assise dure, si possible, pour supporter toutes les charges ; ou une solution alternative si elle est trop profonde, avec les différentes caractéristiques géomécaniques de chaque formation qui serviront au choix du type de fondations à adopter et au dimensionnement ultérieur de la superstructure qu’elles supporteront.
PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
Localisation
Le futur bâtiment se trouve sur un chantier dans la commune rurale de Tanjombato, district d’Antananarivo Atsimondrano. Géographiquement, dans le système UTM WGS 1984 (zone 38 Sud) elle se situe entre les coordonnées 765150 m Est et 765350 m Est et 7922150 m Sud et 7901950 m Sud.
Contexte géomorphologique
Le choix des méthodes géophysiques est conditionné par la topographie et la géomorphologie du terrain en question : certaines morphologies du sol peuvent devenir des contraintes faisant obstacle à l’acquisition des données mais parfois et surtout à leurs qualités, entre autre, le ratio signal sur bruit. Bien définir ce contexte est donc une des étapes importantes afin de choisir les techniques géophysiques qui seront appliquées ultérieurement. Avec une altitude moyenne de 1250m, la plaine d’Antananarivo présente une pente très faible : 0.2‰. Cette surface quasiment plane s’étend jusqu’à environ 30000ha. Elle borde les collines escarpées constituant la partie haute de la ville d’Antananarivo par le sud, l’ouest et le nord. Les sédiments fluviaux comblent la plaine. Tanjombato se trouve justement dans la partie Sud de cette plaine, sur la rive gauche de l’Ikopa. Pour ce qui est du reste de la ville d’Antananarivo, elle est dominée au Nord-Ouest par des collines à sommets arrondis tandis que l’Est se caractérise par des massifs de formes irrégulières. Au centre, des escarpements brusques limitent la zone haute et la zone basse de la ville : cas d’Ampahamarinana ; et des vallées peu profondes occupent le reste du territoire. Ces collines ont une direction générale Nord Ouest/Sud-Est.
Contexte géologique
Cette étape contribue également dans la prise de décision sur le type de méthodes géophysiques à utiliser. En effet, ces derniers sont choisi en fonction de la nature des formations à rechercher, leurs variations dans l’espace (variations latérale et verticale), leurs envergures et les contrastes entre les différents caractéristiques des formations au droit de la zone d’étude.
Antananarivo se situe dans le socle cristallin de Madagascar caractérisé par deux ensembles : la série paragneissique du système du graphite, et le complexe migmatitiquegranitique. Ainsi, des formations métamorphiques dominent la zone : gneiss à biotite, gneiss à graphite, gneiss à pyroxène, et migmatites ortho dérivés : migmatites granitoïdes. En effet, la zone est soumise à un métamorphisme très poussé, à des températures et pressions élevées. Les minéraux peuvent donc se réorganiser et la texture des roches après solidification est donc foliée et estompée, les minéraux se sont suffisamment formés d’où une texture grenue, les foliations ne sont pas toujours visible sur certaines zones d’où la présence de granite migmatitique, étroitement liés aux migmatites granitoïdes. Des formations granitiques peuvent aussi s’observer à plusieurs endroits, avec de grands affleurements parfois (Granite de Carion, Granite d’Ankatso) (RALISON B., Cours de Géologie de Madagascar) .
Cependant, les plaines d’Antananarivo sont recouvertes par des formations alluvionnaires avec une puissance importante : une succession de sédiments d’origines fluviale et lacustre avec des argiles d’épaisseur de 15 m à certains endroits, du sable et du grès (sable cimenté) intercalent les argiles. Différents horizons pédologiques à caractère compressible s’observent sur les plaines, entre autre les tourbes, que nous avons observé aux alentours du site.
Contexte Hydrologique et hydrogéologique
Il est connu que l’ennemi premier des ouvrages de construction est l’eau. Il existe une multitude de possibilité de venue d’eau sur l’assiette du projet et sur ses alentours et ces venues d’eau pourraient avoir des impacts importants sur la stabilité de l’ouvrage. Ceci démontre donc l’importance de cette étape dans la définition du contexte de l’étude. Antananarivo est traversé par une des plus importants affluents du fleuve de Betsiboka : l’Ikopa. Antananarivo-Atsimondrano est traversé par l’Ikopa et ses affluents : Sisaony et Andromba . Notre zone d’étude se trouve sur la rive gauche de l’Ikopa. Etant donné que ce sont des rizières qui ont été remblayé pour les besoins du projet, on peut observer le niveau de l’eau au niveau des rizières environnant, l’épaisseur des remblais est de 4 à 5m. Du point de vue hydrogéologique, on peut trouver différents type de nappes souterraines, c’est-à-dire, des formations géologiques permettant le stockage et la circulation d’eau souterraine : Les nappes d’arènes granitiques, les nappes de fractures mais les bas-fonds et les plaines sont caractérisés par des nappes alluvionnaires.
Contexte environnemental
Le volet environnemental est toujours à considérer car chaque projet doit être conforme à son milieu récepteur ; on retrouve le milieu physique, humain et biologique mais aussi du climat. Le bâtiment sera construit sur un chantier sur lequel plusieurs hangars ont déjà été construits . Du point de vu physique, le sol est un remblai d’emprunt défini comme étant du quartzite, un matériau spécialement sélectionné pour usage en remblayage. Les alentours sont dominés par des rizières qui sont cultivés à chaque cycle agricole par les populations locales. Les rizières sont occupées par la faune qui correspond à ce type d’écosystème (batraciens, insectes etc…). Outre l’agriculture, la population de Tanjombato vit de commerce, d’ailleurs, le projet se situe dans la zone Forello, dans laquelle on retrouve une importante part de l’investissement immobilier d’Antananarivo. Par ailleurs, le climat humide des hautes terres centrales de Madagascar règne sur la zone. Elle se caractérise par deux saisons bien distinctes: une saison chaude et humide avec le début des périodes de pluie en novembre, et qui se termine vers le mois d’avril, et une saison fraiche et sèche pour le reste de l’année. Cependant, la période humide a changé depuis ces dernières années, avec notamment l’arrivée tardive des pluies avec une augmentation effective de leurs intensités.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre 1. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
1.1. Localisation
1.2. Contexte géomorphologique
1.3. Contexte géologique
1.4. Contexte Hydrologique et hydrogéologique
1.5. Contexte environnemental
Chapitre 2. RAPPEL THEORIQUE SUR LES METHODES UTILISEES
2.1. Méthode électrique
2.1.1. Principe de base
2.1.2. Panneau électrique
2.2. Méthode sismique
2.2.1. Principe de base
2.2.1.1. Les ondes de volume
2.2.1.2. Les ondes de surface
2.2.2. La sismique réfraction
2.2.3. M.A.S.W (Multichannel Analysis Surface Waves)
2.2.4. Relation entre les propriétés géomécaniques du sous-sol et la vitesse de propagation des ondes
Chapitre 3. ACQUISITION DES DONNEES ET TRAITEMENTS
3.1. Méthode électrique
3.1.1. Appareillage et acquisition des données
3.1.2. Traitement
3.2. Méthode sismique
3.2.1. Appareillage et acquisition des données
3.2.2. Traitement
3.2.2.1. Sismique réfraction
3.2.2.2. MASW
Chapitre 4. RESULTATS et INTERPRETATIONS
4.1. Panneau électrique
4.1.1. Profil AB
4.1.2. Profil CD
4.1.3. Récapitulation
4.2. Sismique réfraction
4.2.1. Profil AB
4.2.2. Profil CD
4.3. M.A.S.W
4.3.1. Profil AB
Les valeurs de N
Le coefficient de Poisson ν
Le module d’Young E
Le module de cisaillement μ
La résistance dynamique qd
4.3.2. Profil CD
Les valeurs de N
Le coefficient de Poisson ν
Le module d’Young E
Le module de cisaillement μ
La résistance dynamique qd
4.3.3. Récapitulation
4.4. Investigations géotechniques
4.5. Discussions
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
TABLE DES MATIERES
ANNEXES
