LOCALISATION GEOGRAPHIQUE DES SITES DE PRELEVEMENT

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

LOCALISATION GEOGRAPHIQUE DES SITES DE PRELEVEMENT

 SITE DE PRELEVEMENT DE KAYAR
La commune de Kayar est située dans le département de Thiès, région de Thiès. Elle est limitée au Nord et Nord-Est par la communauté rurale de Mont Rolland, au Sud-Ouest par la région de Dakar, au Sud-Est par la commune d’arrondissement de Pout et à l’Ouest par l’Océan Atlantique (figure 1). L’activité principale de cette commune est la pêche.
Dans la localité de Kayar il y a deux types de sols notamment les dépôts marins (sables et vases) et des sables de dunes (figure 2). Ces dunes de couleur blanche se trouvent sur la partie sud de la grande côte sénégalaise, à 58 km au Nord-Est de Dakar et à 20 km au Nord-Ouest de la ville de Thiès. Notre site de prélèvement se trouve à 14°53’ de latitude Nord et à 17°05’ de longitude Ouest. Actuellement, une activité agricole s’y développe.
 SITE DE PRELEVEMENT DE DAROU ALPHA
Darou Alpha est situé dans la communauté rurale de Mont Rolland, dans le département de Tivaouane, région de Thiès. Cette communauté rurale est limitée au Nord par la communauté rurale de Taiba Ndiaye, à l’Est par la communauté rurale de Chérif Lô, au Sud par la commune d’arrondissement de Pout , au Sud-Est par la commune de Kayar et à l’Ouest par l’Océan Atlantique (figure 1).
Dans notre site de prélèvement de Darou Alpha, il n’y a que des sables de dunes (figure 2). Ces dunes de couleur jaune se trouvent à 14°55’ de latitude Nord et à 16°59’ de longitude Ouest. Ce site de prélèvement est à 18 km au Nord de la ville de Thiès. Aujourd’hui, ce site n’est pas encore exploité à cause d’une activité agricole qui s’y développe.
 SITE DE PRELEVEMENT DE KEUR MORRY
Keur Morry est situé dans la communauté rurale de Thiénéba, dans la commune de Khombole, département de Thiès, région de Thiès. Cette communauté rurale est limitée au Nord par le département de Tivaouane ; à l’Ouest par la ville de Thiès, au Sud par la commune de Ngoundiane et à l’Est par la région de Diourbel (figure 1).
Dans la localité dénommée Keur Morry, il y a des marnes, des sols ferrugineux et des dunes de sable (figure 2). Ces dunes de couleur rouge se trouvent à 14°45’ de latitude Nord et à 16°45’ de longitude Ouest. Ce site de prélèvement est à 19 km à l’Ouest de la ville de Thiès. Parmi ces trois sites, c’est le seul qui est en exploitation.

CONTEXTE GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

Notre zone d’étude est une partie intégrante du bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien. L’histoire géologique et géomorphologique du bassin est marquée par une succession de transgressions et de régressions de la mer. Ceci entraîne une alternance de phases sèches et humides, d’intensification et de ralentissement du vent (alizé continental, harmattan) ; il en résulte l’édification de trois séries de dunes.
Les dunes rouges (dunes ogoliennes) correspondent au site de Keur Morry et sont les dunes les plus continentales du système (figure 2). Comme l’indique leur nom, elles datent de la période ogolienne (20000-11000 ans BP) du Quaternaire (DIOP et al, 2003). Elles sont d’orientation générale NE-SW et correspondent à une importante phase éolienne qui s’est produite lors d’une régression marine, au moment où le climat devient humide. Ces dunes sont constituées de sols ferrugineux tropicaux lessivés ou sols rouges d’où l’appellation de dunes rouges. Leur épaisseur maximale peut atteindre 25 m (LEPRUN, 1971).
En effet, dans certaines conditions climatiques et édaphiques, les oxydes de fer sont libérés ; ils enrobent et cimentent les grains de quartz en leur donnant une coloration rouge.
Les dunes blanches ou dunes littorales correspondent au site de Kayar, c’est la formation dunaire la plus récente (Subactuel). Ces dunes sont aussi appelées dunes vives du fait de leur mobilité ; elles sont parallèles à la côte et peuvent atteindre 25 m d’épaisseur comme à l’Est de Kayar. Leur mise en place s’amorce après une phase de régression marine et est le résultat, d’une part, de la dérive littorale assurant la régulation de la grande côte, d’autre part, de la recrudescence de la déflation éolienne facilitée par la rigueur climatique.
Les dunes jaunes correspondent au site de Darou Alpha et sont situées entre les dunes rouges continentales et les dunes blanches littorales. Elles ont été remaniées et accumulées sous forme de dunes. Elles atteignent 20 à 30 m de hauteur avec une orientation NW-SE.

CONCLUSION PARTIELLE

Il existe différents types de matériaux pour la construction routière. Les contraintes techniques, économiques et environnementales influencent le choix de ces matériaux. Au Sénégal, les matériaux latéritiques sont souvent utilisés en construction routière. Dans les régions où ces matériaux sont rares, il est possible d’envisager l’utilisation du sable après valorisation.
Dans les années 50, au Sénégal, le sable-ciment a été parfois utilisé en couche de base routière, pour des trafics faibles.

ETUDE EXPERIMENTALE

UTILISATION DES SABLES DE DUNES

L’utilisation des sables en technique routière n’est pas récente. Beaucoup d’études et de réalisations ont été faites et un guide pratique d’utilisation routière des sables a été publié (CHAUVIN, 1987). Cependant, les sables de dunes constituent un cas particulier pour lequel les directives et recommandations ne peuvent pas être appliquées sans études spécifiques. L’utilisation des sables naturels de dunes ne peut être envisagée malgré la facilité qu’ils présentent au profilage, car leur stabilité de surface est souvent incertaine, ce qui augmente leur résistance au roulement et provoque parfois des enlisements (AUTRET, 1989). Mais ils pourraient être mélangés avec d’autres matériaux tels que le ciment.

DEFINITIONS ET PRINCIPES DES ESSAIS GEOTECHNIQUES

Analyse granulométrique (NF P94-056)

Avant l’opération de tamisage, l’échantillon est lavé au-dessus d’un tamis de 80 µm afin d’éliminer les fines et éviter ainsi l’agglomération des grains.
L’essai consiste à classer les différents grains constituants l’échantillon en utilisant une série de tamis normalisés emboîtés les uns sur les autres, dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du haut vers le bas (figure 3). Le matériau étudié est placé en partie supérieure des tamis et le classement des grains s’obtient par vibration de la colonne de tamis.
L’analyse granulométrie a pour but de déterminer les tailles et les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles des grains constituants l’échantillon.
Elle permet de déterminer, à partir de la courbe granulométrique, les diamètres D10, D30 et D60 correspondent respectivement aux diamètres des particules à 10 %, 30 % et 60 % de passants. Ces diamètres vont servir au calcul des coefficients d’uniformité Cu et de courbure Cc de Hazen selon les formules suivantes :
Cu= D60 /D10 ; Cc= (D30)2 / (D10). (D60)
– Si Cu˂ 2 la granularité est uniforme (serrée)
– Si Cu≥ 2 la granularité est étalée (variée)

Essai d’équivalent de sable (NF EN 933-8)

L’essai d’équivalent de sable permet de mesurer la propreté d’un sable, et est effectué sur la fraction d’un matériau passant au tamis à mailles carrées de 5 mm. Il rend compte globalement de la quantité et de la qualité des éléments fins, en exprimant un rapport conventionnel entre les éléments sableux qui sédimentent et les éléments fins qui floculent.
On lave l’échantillon, selon un processus normalisé, et on laisse reposer le tout. Au bout de 20 minutes, on mesure les éléments suivants (figure 4) :
– Hauteur H1 : sable propre + floculat
– Hauteur H2 : sable propre seulement.
On en déduit l’équivalent de sable par la relation : ES= H1 /H2 x100
Les matériaux sableux dont la valeur ES est supérieure à 40 peuvent être utilisés en corps de chaussée routière.
Selon que la hauteur H2 est mesurée visuellement ou à l’aide d’un piston, on détermine ESv (équivalent de sable à vue) ou ESp (équivalent de sable au piston).
Cet essai est défini par la norme NF P94-071 et permet d’évaluer les paramètres de résistance au cisaillement (figure 5). On cherche à connaître le comportement d’un matériau à différentes étapes de la déformation en déterminant la cohésion c et l’angle de frottement interne φ à l’aide de la courbe intrinsèque. La contrainte qui agit sur le plan de cisaillement est une contrainte limite. La rupture est caractérisée, soit par l’apparition d’un pic, soit par un palier. Dans le plan de Mohr, son extrémité est située sur la courbe intrinsèque (COSTET et SANGLERAT, 1994).
L’essai consiste à compacter dans un moule, à l’aide d’une dame, l’échantillon de sol afin de déterminer sa teneur en eau optimale et sa masse volumique sèche maximale.

Essai CBR (Californian Bearing Ratio) (NF P94-078)

Cet essai permet de mesurer la portance d’un sol par rapport à un sol type, constitué par des pierrailles concassées et compactées, extraites d’une carrière de Californie.
L’indice portant californien CBR est le rapport de la pression produisant un enfoncement donné au moyen d’un piston cylindrique normalisé (de section 19,32 cm²) se déplaçant à une vitesse constante (1,27 mm/min) et de la pression nécessaire pour enfoncer le même piston dans les mêmes conditions, dans le matériau type.

RESISTANCES A LA COMPRESSION SIMPLE ET A LA TRACTION

L’essai de compression simple permet la mesure de la contrainte de rupture (Rc) d’une éprouvette de sol de dimensions déterminées ( H=11,5 cm et ϕ=10 cm) confectionnée dans les conditions de l’essai Proctor modifié à raison de 25 coups par couche.
L’éprouvette de sol est placée entre les deux plateaux de la presse CBR, puis une charge est appliquée suivant l’axe vertical jusqu’à la rupture après sept (7) jours à l’air du matériau traité au ciment. La contrainte correspondant à la charge maximale à la rupture est appelée la résistance à la compression simple du matériau.
La résistance à la compression simple n’est pas une grandeur intrinsèque du matériau puisqu’elle est influencée par les caractéristiques géométriques des éprouvettes telles le diamètre, la rectification des faces et l’élancement ainsi que les conditions opératoires (vitesse de chargement).
La résistance à la compression simple est donnée par la formule suivante : Rc= 4F/ π.D² F : force de rupture (KN) ; D: diamètre de l’éprouvette (cm)
L’essai de traction consiste à obtenir la rupture par fendage d’une éprouvette cylindrique de diamètre D égale à 10 cm et de hauteur H égale à 11,5 cm soumise à une charge de compression F appliquée sur deux génératrices opposées. Les éprouvettes traitées au ciment sont écrasées dans le sens de leur diamètre au moyen d’une presse CBR, après sept (7) jours à l’air libre.
La contrainte de rupture à la traction est donnée par la formule : Rt=2F / π.D.H F : force de rupture (KN)
D : diamètre de l’éprouvette (cm)
H : hauteur de l’éprouvette (cm)

PRESENTATION DES RESULTATS DES ESSAIS EFFECTUES SUR L’ECHANTILLON DE SABLE DE KAYAR

LES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE NATUREL

Analyse granulométrique (NF P94-056)

D’après la courbe granulométrique (figure 6), les diamètres des grains de sable sont compris entre 0,08mm et 0,4mm et cela correspond à un sable fin.

Essai d’équivalent de sable

Cet essai qui a pour but de mesurer la propreté du sable, c’est-à-dire de quantifier le pourcentage de fines, donne une valeur ESv de 92 (tableau III). Cette valeur montre que le sable de Kayar est propre.

Essai de cisaillement à la boîte de Casangrande

Pour évaluer les paramètres de résistance au cisaillement (C et φ), l’échantillon de sable est placé entre deux demi-boîtes (une boîte inférieure et une boîte supérieure) qui peuvent se déplacer horizontalement l’une par rapport à l’autre. L’échantillon est cisaillé jusqu’à la rupture à une vitesse constante de 0,59 mm/mn. C est la cohésion et φ l’angle de frottement interne.
Les valeurs de ces paramètres sont : C=0 et ϕ=26,5° (tableau III)

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS

L’étude expérimentale réalisée sur les échantillons de sables naturels des emprunts de Kayar, Darou Alpha et Keur Morry (région de Thiès) s’appuie sur des essais normalisés de laboratoire. Les résultats de l’analyse granulométrique montrent que ces échantillons correspondent à des sables fins dépourvus de particules minérales de dimensions supérieures à 0,4 mm. Les pourcentages respectifs de fines sont de 2,1 % , 8,2 % et 17,3 %. Les valeurs respectives de l’équivalent de sable ES sont de 92 , 62 , et 19. Les sables de Kayar et Darou Alpha sont « propres », contrairement à celui de Keur Morry.
Les résultats de l’essai Proctor modifié montrent que ces échantillons ont des valeurs respectives de masse volumique sèche maximale ɣdmax de 1,769 t/m³ , 1,830 t/m³ et 1,870 t/m³ ; ces valeurs sont toutes inférieures à 2 t/m³. Les indices CBR à 95 % de l’OPM sont respectivement de 16 , 14 et 16. Ces valeurs de CBR sont courantes pour des sables naturels et montrent que ces matériaux ne peuvent être utilisés en corps de chaussée routière sans un traitement au ciment par exemple. L’objectif du traitement du sable au ciment consiste à élaborer un matériau routier susceptible d’être employé pour la réalisation d’une couche de base, pour des trafics faibles à modérés. L’étude expérimentale menée sur les échantillons de sables de Kayar , Darou Alpha et Keur Morry avec des dosages respectifs en ciment de 6 % , 7 % et 8 % s’appuie également sur des essais normalisés de laboratoire.
Avec un dosage optimal de 8 % de ciment, l’échantillon de sable de Keur Morry présente les qualités requises pour une utilisation en couche de base routière, excepté la valeur de la résistance à la traction :
– la masse volumique sèche maximale ɣdmax est égale à 2,01 t/m³ et atteint la valeur minimale requise de 2 t/m³ ;
– l’indice CBR à 95 % de l’OPM est de 192 et est supérieur à la valeur minimale requise de 160 ;
– la valeur de la résistance à la compression simple RC (à 7 jours à l’air libre) est de 21,1 bars et se situe ainsi entre 18 et 35 bars ;
– la valeur de la résistance à la traction Rt (à 7 jours à l’air libre) est de 1,8 bar et est inférieure à la limite minimale requise de 3 bars.
Au terme de ce travail, nous formulons les recommandations suivantes :
– poursuivre l’inventaire des emprunts de sable, notamment dans les régions où les emprunts de graveleux latéritiques sont rares ;
– étudier d’autres techniques d’amélioration du sable, notamment en utilisant le laitier moulu comme liant.
– Augmenter le pourcentage de ciment de 9 voire 10 % pour les emprunts de Kayar et de Darou Alpha afin d’avoir les performances requises

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES MATERIAUX LOCAUX ET PRESENTATION DU SECTEUR D’ETUDE
1.1 GENERALITES SUR LES MATERIAUX LOCAUX
1.2 LES SABLES
1.2.1 Définition
1.2.2 Origine des sables
1.2.3 Différents types de sable
1.2.3.1 Les sables issus d’une chaîne d’élaboration (sables artificiels)
1.2.3.2 Les sables naturels
1.2.4 Propriétés des sables de dunes
1.2.5 Classification des sables
1.3 PRESENTATION DU SECTEUR D’ETUDE
1.4 LOCALISATION GEOGRAPHIQUE DES SITES DE PRELEVEMENT
1.5 CONTEXTE GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE
CONCLUSION PARTIELLE
CHAPITRE 2 : ETUDE EXPERIMENTALE
2.1 UTILISATION DES SABLES DE DUNES
2.2 DEFINITIONS ET PRINCIPES DES ESSAIS GEOTECHNIQUES
2.2.1 Analyse granulométrique (NF P94-056)
2.2.2 Essai d’équivalent de sable (NF EN 933-8)
2.2.3 Essai de cisaillement à la boîte de Casagrande
2.2.4 Essai Proctor modifié (NF P94-093)
2.2.5 Essai CBR (Californian Bearing Ratio) (NF P94-078)
2.2.6 RESISTANCE A LA COMPRESSION SIMPLE ET A LA TRACTION
2.3 PRESENTATION DES RESULTATS DES ESSAIS EFFECTUES SUR L’ECHANTILLON DE SABLE DE KAYAR
2.3.1 LES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE NATUREL
2.3.2 LES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE AMELIORE AU CIMENT
2.4 INTERPRETATION DES RESULTATS DES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS SABLE DE KAYAR
2.4.1 AVANT TRAITEMENT
2.4.2 APRES TRAITEMENT
2.5 PRESENTATION DES RESULTATS SUR DES ESSAIS EFFECTUES SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE DE DAROU ALPHA
2.5.1 LES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE NATUREL
2.5.2 LES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE DE DAROU ALPHA AMELIORE AU CIMENT
2.6 INTERPRETATION DES RESULTATS DES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE DE DAROU ALPHA
2.6.1 AVANT TRAITEMENT
2.6.2 APRES TRAITEMENT
2.7 PRESENTATION DES RESULTATS DES ESSAIS EFFECTUES SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE DE KEUR MORRY
2.7.1 LES ESSAIS SUR LE SABLE NATUREL
2.7.2 LES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE DE KEUR MORRY AMELIORE AU CIMENT
2.8 INTERPRETATION DES RESULTATS DES ESSAIS SUR LES ECHANTILLONS DE SABLE DE KEUR MORRY
2.8.1 AVANT TRAITEMENT
2.6.2 APRES TRAITEMENT
CONCLUSION PARTIELLE
CHAPITRE 3 : COMPARAISON DES PARAMETRES GEOTECHNIQUES DES
MATERIAUX ETUDIES
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Télécharger le rapport complet