CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ET GEOLOGIQUE

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Climat et pluviométrie

A Madagascar, on distingue principalement deux saisons séparées par une courte intersaison :
– une saison sèche et fraîche au mois de Mai jusqu’en Octobre.
– une saison chaude et pluvieuse observée surtout en fin du mois de Novembre jusqu’en Avril. La zone d’étude se trouve dans la Région Atsinanana et jouit d’un climat tropical humide avec une forte pluviométrie (ONE, 2008). Se trouvant dans cette région et d’après la classification de Koppen (cf. annexe I) qui est basée sur les précipitations et les températures (André H., 2001), Toamasina possède un climat tropical de type A avec une température moyenne annuelle supérieure à 18°C. A ce type de climat est associé un régime pluviométrique noté f. Les précipitations annuelles de Toamasina peuvent atteindre 2751 mm. On observe une abondance de pluies, il pleut presque toute l’année. Cependant, ces précipitations ont tendance à augmenter au fur et à mesure que l’on s’éloigne du littoral. Le mois de Mars est le mois le plus pluvieux tandis que le mois le plus sec se trouve être en Octobre. C’est durant la saison des pluies et lors des dépressions atmosphériques qu’il y a souvent risque de cyclones et de dépression tropicale occasionnant de nombreux dégâts aux cultures, suite aux vents violents et inondation (Ministère de l’agriculture, de l’élevage et de la pêche, 2003).
Le vent d’Est ou « Varatraza » souffle toute l’année avec des composantes Nord ou Sud selon la latitude. L’influence de l’alizé, vent du Sud-Est, est l’une des caractéristiques du littoral oriental, ce qui entretient des températures modérées dont les moyennes se situent entre 18 à 28°C (24 °C). Durant la période chaude, l’alizé est moins fort et plus irrégulier de direction NNE. Il est renforcé par une mousson locale qui souffle de la mer vers l’intérieur des terres. Les températures les plus fortes se situent en janvier et les moins fortes en juillet, mais les écarts restent faibles entre décembre et mars (ONE, 2008).
Les constructions en zone tropicale peuvent être endommagées au passage des cyclones si elles ne sont pas fondées sur des bases solides. Un cyclone est redouté pour son caractère dévastateur. Les rafales de vent qu’il apporte à son passage et les pluies intenses peuvent conduire l’ouvrage à sa ruine.

Végétation

En s’éloignant petit à petit des hauts-plateaux, on constate déjà une modification des végétations. 85% des forêts primaires ont disparues et les espèces Ravenala madagascariensis ou arbre du voyageur, considérées comme forêts secondaires prennent place et sont abondantes sur la côte orientale de la Grande île. C’est une plante herbacée rencontrée surtout dans les régions tropicales et parfois assimilée au palmier trièdres. Ces formations secondaires commencent à se dégrader pour laisser place aux savanes à graminées ou bozaka. La forêt sempervirente domine également sur la côte Est puisque cette partie de l’île est toujours humide (ONE, 2008).
La végétation donne un indice sur la présence d’une nappe d’eau souterraine proche de la surface mais également de la nature mécanique du terrain.

Inondabilité

Toamasina est la ville portuaire à l’Est de Madagascar et la région est exposée au passage fréquent des cyclones. Les précipitations en zone tropicale peuvent provoquer l’inondation. Cette dernière résulte des problèmes de ruissellement et d’infiltration. La répartition de ces eaux dépend des index hydrogéologiques, dont :
 la géologie de surface.
 la géomorphologie.
 l’état de la surface.
 la profondeur du niveau statique, et.
 l’aménagement du sol.
Par ailleurs, les constructions illicites sur les canaux d’évacuations d’eau favorisent aussi la rapide montée des eaux. Les eaux font des ravages et les infrastructures commencent à se dégrader et faute de canalisation en bon état. Les habitations construites dans les bas quartiers sont très sujettes à l’inondation. Les quartiers de Mangarano, Ankirihiry, Tanambao et d’Ambalamanasa sont les plus touchées.
La population locale et les autorités sont toutes responsables de cette inondation qui touche 95% de la Commune urbaine de Toamasina. Les habitants jettent leurs ordures dans les canaux d’évacuations et les dirigeants de la ville n’ont pas assez de fonds pour entretenir ces infrastructures.

Aperçu de la géologie de Madagascar

La géologie de Madagascar se répartit en deux grands groupes (Besairie, 1973) :
 la couverture sédimentaire qui occupe toutes les zones côtières, soit un tiers de l’Ile, et dont les affleurements vont du .
 Carbonifère à l’Actuel dans le bassin de l’Ouest, avec une série complète.
 Trias à l’Actuel dans le bassin de Diégo-Suarez mais avec un grand développement des calcaires jurassiques et des basaltes crétacé.
 Crétacé à l’Actuel dans l’étroite bande sédimentaire de la côte-Est.
 Néogène à l’Actuel dans l’Extrême-Sud.
 le socle cristallin, formé par des roches magmatique et métamorphique d’âge Précambrien, sur lequel repose les Hautes-Terres, soit deux tiers de l’Ile. En 2003, le gouvernement Malagasy a mis en place un projet de cartographie moderne qui s’inscrit dans le cadre du Projet de Gouvernance des Ressources Minérales (PGRM) en coopération avec la Banque Mondiale. Les travaux dirigés par le PGRM ont caractérisés le socle Malagasy en huit domaines géologiques: domaine d’Antongil-Masora, domaine d’Antananarivo, domaine d’Ikalamavony, domaine d’Androyen, domaine d’Anosyen, domaine de Vohibory, domaine de Bemarivo, et, domaine d’Itremo.

Géologie de la zone d’étude

La région Atsinanana est caractérisée par deux types de formations géologiques : les terrains sédimentaires et les terrains cristallins (ONE, 2008).

Les terrains cristallins

La Région Atsinanana se trouve dans le domaine d’Antananarivo (figure 6). Il est constitué par des gneiss quartzo-feldspathiques à biotites et/ou amphibole de composition granitique d’âge néo-archéen, associé à des gneiss migmatitiques et des paragneiss probablement plus anciens. Toamasina, la zone d’étude, fait partie du groupe de Manampotsy dont les formations sont marquées par des roches riches en graphite, caractéristique des gneiss et micaschistes du système Andriamena-Manampotsy.

Cadre topographique et géomorphologique

Le site est à quelques kilomètres seulement du littoral. Il se situe en plein centre-ville où la topographie générale du site est plane. La zone investiguée se trouve à 13 m d’altitude.
On rencontre dans la zone côtière de l’Est des plaines et du littoral dont l’altitude dépasse rarement les 50 m. Dans la partie centrale de la région, on observe un escarpement. Le terrain Malagasy est affecté par de grandes failles. Ces failles sont matérialisées par des escarpements sur toute leur longueur (Rakotondrainibe, 2009). Les failles de direction NNE-SSW résultent de la séparation de Madagascar au crétacé de son côté orientale avec le supercontinent Gondwana avec individualisation de l’Inde et de Madagascar. Cette période de fracturation s’est accompagné d’importants épanchements volcaniques basaltiques de type fissural sur toute la côte Est. Devant la falaise Betsimisaraka sont situées les hautes collines à une altitude générale de 800 à 900 m avec quelques endroits culminants au-delà de 1200 m (Ministère de l’agriculture, de l’élevage et de la pêche, 2003).
On distingue également les basses et moyennes collines dont les altitudes peuvent atteindre 400 à 700 m, formant 75% de la zone (altitude décroissante vers l’Est). Elles sont séparées par un réseau de vallées peu profondes et parfois marécageuses. Elles s’étagent depuis la côte sur 30 à 50 km vers l’intérieur, par paliers successifs correspondant à des failles (Ministère de l’agriculture, de l’élevage et de la pêche, 2003).

Sismicité régionale

La sismicité n’est pas distribuée au hasard. Elle s’articule le long des grandes lignes sismiques continues à la surface du globe. Des dix dernières années, on n’a pas enregistré de graves séismes dans la Région Atsinanana. Les terrains sableux à forte teneur en particules fines sont plus les sujettes à la liquéfaction lors l’un tremblement de terre. Ce phénomène conduit l’ouvrage à son déstabilisation et à sa ruine.
Le projet auquel nous avons contribué concerne les ouvrages en infrastructures tels que les fondations d’un bâtiment. Le chapitre suivant présente les généralités sur ces ouvrages.

Principe de fonctionnement d’une fondation

Chaque élément porteur de la superstructure possède leur propre poids et supporte des charges verticales, horizontales et même obliques. Lorsqu’un élément rigide s’appuie ou s’enfonce dans le sol sous l’effet d’une charge verticale, le sol se déforme alors que la partie rigide s’enfonce. Les poteaux ou les murs peuvent provoquer le poinçonnement du sol même par ses faibles dimensions c’est pourquoi les fondations vont transmettre et répartir uniformément ces charges venant de la superstructure au sol en diminuant ainsi la pression exercée sur le sol.

Facteurs de choix du type de fondation

Le choix et le type de fondation adopté sont fonction de :
 la nature du terrain.
 la qualité du sol.
 le niveau de la nappe phréatique.
 le type de l’ouvrage à construire ainsi que les efforts amenés par la construction.
 le coût d’exécution.

Les fondations superficielles

On distingue 3 principaux types de fondations superficielles (figure 9) :
 la semelle filante : destinée à supporter les charges d’un mur porteur et dont la répartition de ces charges se fait d’une manière linéaire .
 la semelle isolée : destinée à supporter les charges ponctuelles émanant des poteaux .
 le radier : destinée à supporter des charges surfaciques, il s’étend sur toute la surface de l’ouvrage en limitant les phénomènes de tassements du bâtiment sur un terrain plus ou moins instable.

Analyse granulométrique

Le sol est constitué de particules de toute taille. L’essai granulométrique est un essai d’identification qui a pour but de déterminer la répartition des grains suivant leur dimension et permettant ainsi de connaitre la nature et les types de sol rencontrés.
L’analyse granulométrique par tamisage est le plus fréquemment utilisée. C’est un ensemble d’opérations aboutissant à la séparation selon la grosseur des éléments constituants l’échantillon. On emploie des tamis à mailles carrées afin d’obtenir une représentation de la répartition de la masse des particules à l’état sec en fonction de leur dimension. Pour cela, on procède au classement des grains sur une série de tamis placé les uns à côté des autres. Les dimensions des mailles étant décroissantes de la gauche vers la droite. L’échantillon est placé sur le premier tamis et par vibration, il y a répartition des grains sur les différents tamis selon leur grosseur. Les résultats sont reportés graphiquement afin d’obtenir une courbe granulométrique.

Détermination des limites d’Atterberg

Les limites d’Atterberg sont des teneurs en eau pondérales caractéristiques du sol. Elles correspondent à des comportements variables de la teneur en eau. Une limite d’Atterberg correspond donc à la teneur en eau à laquelle un échantillon de sol passe d’une consistance à une autre. Deux de ces limites présentent un intérêt particulier : la limite de liquidité et la limite de plasticité.
Les limites se déterminent sur un mortier dont le diamètre est supérieur à 0,40 mm ou 0,42 mm et l’essai s’effectue en deux phases :
 la recherche de la limite de liquidité WL définie comme la teneur en eau du sol au passage à l’état plastique de l’état liquide, déterminée par la « méthode de la coupelle de Casagrande » .
 la recherche de la limite de plasticité WP comme la teneur en eau, qui marque le seuil de passage d’un sol de l’état plastique à l’état solide, déterminée par la « méthode du rouleau ».

Equivalent de sable

L’essai équivalent de sable est un essai de propreté. Il consiste à séparer les particules fines contenues dans le sol et permet de déterminer un coefficient d’équivalent de sable qui confie la propreté de celui-ci. Cet essai est particulièrement intéressant pour apprécier la qualité d’un sol. Il met en évidence la proportion relative d’éléments fins dans le sol.
L’essai s’effectue sur une fraction de sol passant au tamis de 5 mm. Après un lavage énergique, il s’agit de mettre en suspension les éléments fins de l’échantillon d’un sol au moyen d’un floculant.

Table des matières

PREMIERE PARTIE : GENERALITES ET CADRE DE L’ETUDE
CHAPITRE I : DESCRIPTION DU PROJET
I.1. Présentation de la société
I.2. Présentation du projet
CHAPITRE II : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ET GEOLOGIQUE
II.1. Contexte géographique
II.2. Contexte géologique
CHAPITRE III : LES OUVRAGES EN INFRASTRUCTURE
III.1. Généralités sur les fondations
III.2. Les fondations superficielles
DEUXIEME PARTIE : METHODOLOGIE
CHAPITRE I : ETUDE GEOTECHNIQUE
I.1. Travaux préliminaires
I.2. Travaux de terrain
I.3. Travaux de laboratoire
I.4. Traitement des données
CHAPITRE II : METHODE DE DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS
II.1. Détermination de la capacité portante
II.2. Pré-dimensionnement des fondations
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
CHAPITRE I : RESULTATS DES TRAVAUX DE TERRAIN
I.1. Sondages à la tarière
I.2. Essai pressiométrique
I.3. Essai de pénétration
CHAPITRE II : RESUTATS DES TRAVAUX DE LABORATOIRE
II.1. Teneur en eau
II.2. Analyse granulométrique
II.3. Limites d’Atterberg
II.4. Equivalent de sable
CHAPITRE III : DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DES FONDATIONS
III.1. Descente de charge
III.2. Pré-dimensionnement des fondations
III.3. Calcul des armatures
CONCLUSION
Références bibliographiques

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