ETUDE GEOTECHNIQUE DE QUELQUES SOLS AUX ENVIRONS DE LA VILLE DE LIKASI

Franck Katok

Description

Le travail que nous présentons est une Étude géotechnique de quelques sols effectuée dans trois sites environnant la ville de Likasi , en vue d'obtenir le grade d’ingénieur technicien en techniques appliquées, option constructions industrielles, à l’école supérieure des ingénieurs industriels de l'université de Likasi, au Katanga, en RD Congo

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• Publié par: franckkatok
• Publié le: 08 mars 2015
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Extrait

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Septembre 2014

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AnnéeAcadémique : 2013  2014

RESUME

L’Etude géotechnique de quelques sols des environs de Likasi en RD Congo a été effectuée sur les données géotechniques des essais de laboratoire réalisés sur trois sites.

Ces données comportaient des courbes granulométriques, des limites de consistance pour la fraction fine, des résultats d’essai Proctor modifié et d’essai CBR. Ces données ont fait l’objet de traitements statistiques classiques (caractérisation de la variabilité de chaque paramètre géotechnique), recherche de corrélation entre paramètres et d’une analyse descriptive et classificatrice de l’ensemble de données.

L’évolution des caractéristiques mécaniques des sols des environs de Likasi est délicate en raison de l’hétérogénéité des matériaux (taille, nature et origine), la nécessité d’une définition chiffrée du sol s’impose car des sols d’aspects similaires peuvent présenter des comportements mécaniques très différents. D’où l’étude menée consiste à examiner ces sols en laboratoire, pour les différencier selon leurs lithologies et leurs caractéristiques physicomécaniques, et pour déterminer l’influence de cellesci sur les paramètres de portance de sol.

L’étude conclut que les échantillons de sols analysés, latéritiques en général, ont des propriétés assez voisines pour que l’on ne puisse pas les différencier clairement par une analyse statistique. Elle conclut ensuite qu’il serait utile de prolonger l’étude en couvrant un territoire suffisamment grand (commune, ville, district, voire province) tout en faisant intervenir des essais in situ, en complément de ceux réalisés en laboratoire, pour qu’on y trouve les différents types de sols généralement latéritiques décrits dans la littérature, notamment le cas des sites de BULUO, de DITENGWA et de l’axe longeant la Route KAMBOVE.

Le travail comprend quatre chapitres, une introduction et une conclusion générale.

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TABLE DES MATIERES

RESUME......................................................................................................................................... I TABLE DES MATIERES ............................................................................................................II NOTATIONS ET ABREVIATIONS......................................................................................... IV LISTES DES FIGURES ..............................................................................................................V LISTES TABLEAUX.................................................................................................................. VI EPIGRAPHE :............................................................................................................................VII AVANTPROPOS .................................................................................................................... VIII DEDICACE.................................................................................................................................. IX INTRODUCTION ..........................................................................................................................1 CHAPITRE I : GENERALITES SUR LA GEOTECHNIQUE ...............................................4  I.1 INTRODUCTION ..............................................................................................................4  I.1.1 Définition : .................................................................................................................4  I.1.2 Importance de l’étude de sol ....................................................................................4  I.1.3 Notion de la Géologie appliquée ..............................................................................4  I.1.4 Notion de géo mécanique..........................................................................................4  I.2 ETUDE DE SOL (géotechnique) .......................................................................................5  I.2.1 Définition et éléments constitutifs du sol .................................................................5  I.2.2 Structure de sols.........................................................................................................5  I.2.3 Utilisation de sols pour les ouvrages ........................................................................6  I.2.4 Identification et états de sols .....................................................................................6  I.2.4.1 Caractéristiques des sols : ................................................................................6  I.2.4.2 Identification des sols par courbe granulométrique......................................8  I.2.4.2.1 Identification propre aux sols grenus ....................................................8  I.2.4.2.2 Identification propre aux sols fins..........................................................9  I.2.4.2.2.1 Etat de consistance – Limites d’Atterberg ...................................9  I.2.4.2.2.2 Valeur au bleu de Méthylène VBS ..............................................12  I.2.5 Relation entre Caractéristiques Physiques de Sol ................................................13  I.3 LES PRINCIPAUX MOYENS DE RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE ........14  I.3.1 Introduction..............................................................................................................14  I.3.2 Reconnaissance Géologique ....................................................................................14  I.3.3 Reconnaissance géophysique ..................................................................................15  I.3.4 Reconnaissance géotechnique :...............................................................................15  I.3.4.1 TRAVAUX DE TERRAIN ............................................................................15  I.3.4.2 TRAVAUX EN LABORATOIRE.................................................................16

  I.3.5 Classification géotechnique des sols .......................................................................18  I.3.6 Démarche d’une Etude géotechnique ....................................................................20 CHAPITRE II : PRESENTATION DE LA VILLE DE LIKASI ET DE SES ENVIRONS...................................................................................................................................21  II.1 Ville de Likasi ..................................................................................................................21  II.1.1 Localisation .............................................................................................................21  II.1.2 Climat et Végétation ..............................................................................................21  II.1.3 Hydrographie..........................................................................................................22 II.2 Présentation des environs de Likasi ....................................................................................22  II.2.1 Localisation .............................................................................................................22  II.2.2 Climat et Végétation ..............................................................................................23  II.2.3 Hydrographie des sites...........................................................................................23  II.3 Aperçu Géologique et Topographique des Sites de Travail ........................................24  II.3.1 La Géologie du Katanga et des sites d’investigation...........................................24  II.3.2 TOPOGRAPHIE DES SITES...............................................................................25 CHAPITRE III : ECHANTILLONNAGE DES SOLS ET TRAVAUX GEOTECHNIQUES EN LABORATOIRE ...............................................................................26  III.1 Prélèvement et préparation d’échantillons de sols pour analyse en .........................26  III.2 Les Prélèvements d’échantillon par les tranchées et les puits ...................................27  III.3 IDENTIFICATION ET DESCRIPTION DES MATERIAUX .................................29  III.3.1 DETERMINATION DE LA TENEUR EN EAU DES MATERIAUX : .........29  III.3.2 ANALYSE GRANULOMETRIQUE : ...............................................................30  III.3.3 LIMITES D'ATTERBERG :...............................................................................36  III.4 LES ESSAIS DE COMPACTAGE Estimation de Portance....................................44  III. 4.1 ESSAI PROCTOR (Caractéristiques de compactage d'un sol) ......................45  III.4.2 ESSAI CBR (California Bearing Ratio):............................................................50 CHAPITRE IV : INTERPRETATION DES RESULTATS ....................................................76  IV.1 PARAMETRES PHYSIQUES DE SOL ......................................................................76  IV.1.1 La Granulométrie (grosseur de grains) : ............................................................77  IV.1.2 Les limites d’Atterberg permettent de classer les sols fins. ..............................77  IV.1.3 Qualification de sol par l’Indice de groupe (Classification AASHO). .............79  IV.2 ESTIMATON SOMMAIRE DE LA PORTANCE DE SOL, ....................................80  IV.3 CARACTERISTIQUES PRINCIPALES DES SOLS TESTES................................82  IV.3.1 Du point de vue lithologique : ..............................................................................82  IV.3.2 Du point de vue géotechnique :............................................................................83 CONCLUSION.............................................................................................................................85 BIBLIOGRAPHIE .......................................................................................................................87 ANNEXE .......................................................................................................................................89

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NOTATIONS ET ABREVIATIONS

BTP : Bâtiments et Travaux Publics c : Etat de compacité du sol CBR : California Bearing Ratio Cc : Coefficient de Courbure granulométrique Cu : Coefficient d’uniformité e : Indice de vides E : Energie de compactage g : accélération due à la pesanteur H : hauteur de chute de la dame I C : Indice de consistance I CBR : Indice CBR I G : Indice de groupe IP (ou I P ) : indice de plasticité 2 kgf/cm : kilogramme force par centimètre carré kN : kilo Newton 3 kN/m : kilo Newton par mètre cube LCPC (ou LPC) : Laboratoire Central des Ponts et Chaussées LL(W L ) : limite de liquidité LP (ou W P ) : limite de plasticité Mpa : Méga pascal n: Porosité N : nombre de coups, et nombre d’essieu de 13t Opm (ou OMC) :/Optimum Proctor Modifié : poids total de l’échantillon humide en gr

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: poids total de l’échantillon sec en gr : poids de l’eau en gr Qe : quantité d’eau SAFRICAS : Société Africaine de Construction et d’Asphalte S r : Taux ou degré de saturation U.S.C.S : Unified Soil Classification System w : teneur en eau matériau : teneur en eau du matériau naturelle : teneur en eau naturelle opm : teneur en eau de l’optimum Proctor modifié  sat : Teneur en eau à saturation W S ( ou W R ) : Limite de retrait : diamètre  ' Poids volumique immergé : Densité sèche ou Masse volumique apparente  h : Poids volumique du sol humide : densité sèche maximale : densité humide maximale  s Poids volumique des grains solides  sat : Poids volumique du sol saturé  w : Poids volumique de l’eau contenu dans le sol

LISTES DES FIGURES

Figure 1 : Structure du sol.............................................................................................................5

Figure 2 : Sol à l’état naturel.........................................................................................................6

Figure 3 : les divers états de sol...................................................................................................11

Figure 4 : les divers états de sol en fonction de la teneur en eau .............................................11

Figure 5 : Diagramme de Plasticité ............................................................................................18

Figure 6 : Prélèvement par puits ................................................................................................28

Figure 7 : mesure de teneur en eau d’un matériau ...................................................................29

Figure 8 : Mesure des limites de consistance .............................................................................36

Figure 9 : Matériels de compactagelabo ...................................................................................44

Figure 10 : Courbe de Compactage Proctor..............................................................................45

Figure 11 : Echantillon au poinçonnement ................................................................................54

Figure 12 : Classe géotechnique des sols testés..........................................................................83

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau N°1 : Paramètres physiques des sols ................................................................................7

Tableau N°2 : Etat de compacité des sols grenus..........................................................................9

Tableau N°3 : Classification de l’argilité de sol du point de vue plasticité ..............................12

Tableau N°4 : Classification de l’argilité de sol du point de vue plasticité ..............................12

Tableau N°5 : Relation entre caractéristiques physiques de sol ...............................................13

Tableau N°6 : Classification LPC ................................................................................................19

Tableau N°7 : ..........................................32Résultats analyse granulométrique site de BULUO

Tableau N°8 : Résultats analyse granulométrique site de DITENGWA..................................33

Tableau N°9 : ........................34Résultats analyse granulométrique site de Route KAMBOVE

Tableau N°10.1: Résultats Limites d’Atterberg site de BULUO...............................................38

Tableau N°10.2 : Résultats Limites de retrait linéaire site de BULUO ....................................39

Tableau N°11.1 : Résultats Limites d’Atterberg site de DITENGWA .....................................40

Tableau N°11.2 : Résultats Limites de retrait linéaire site de DITENGWA............................41

Tableau N°12.1 : Résultats Limites d’Atterberg site de Route KAMBOVE............................42

Tableau N°12.2 : Résultats Limites de retrait linéaire de Route KAMBOVE.........................43

Tableau N°13 : Résultats Essai Proctor site de BULUO............................................................47

Tableau N°14 : Résultats Essai Proctor site de DITENGWA ...................................................48

Tableau N°15 : Résultats Essai Proctor site de Route KAMBOVE..........................................49

Tableau N°16.1 : Résultats Essai CBR site de BULUO 55coups par couche ...........................55

Tableau N°16.2 : Résultats Essai CBR site de BULUO 25coups par couche ...........................56

Tableau N°16.3 : Résultats Essai CBR site de BULUO 10coups par couche ...........................57

Tableau N°16.4 : Résultats Poinçonnement CBR site de BULUO 55coups par couche..........58

Tableau N°16.5 : Résultats Poinçonnement CBR site de BULUO 25coups par couche..........59

Tableau N°16.6 : Résultats Poinçonnement CBR site de BULUO 10coups par couche..........60

 Tableau N°16.7 : Valeur Indice Portant CBR site de BULUO..................................................61

Tableau N°17.1 : Résultats Essai CBR site de DITENGWA 55coups par couche...................62

Tableau N°17.2 : Résultats Essai CBR site de DITENGWA 25coups par couche...................63

Tableau N°17.3 : Résultats Essai CBR site de DITENGWA 10coups par couche...................64

Tableau N°17.4 : Résultats Poinçonnement CBR site de DITENGWA 55coups par couche .65

Tableau N°17.5 : Résultats Poinçonnement CBR site de DITENGWA 25coups par couche .66

Tableau N°17.6 : Résultats Poinçonnement CBR site de DITENGWA 10coups par couche .67

Tableau N°17.7 : Valeur Indice Portant CBR site de DITENGWA .........................................68

Tableau N°18.1 : Résultats Essai CBR Route KAMBOVE 55coups par couche .....................69

Tableau N°18.2 : .....................70Résultats Essai CBR Route KAMBOVE 25coups par couche

Tableau N°18.3 : .....................71Résultats Essai CBR Route KAMBOVE 10coups par couche

Tableau N°18.4 : Résultats Poinçonnement CBR Route KAMBOVE 55coups par couche ...72

Tableau N°18.5 : Résultats Poinçonnement CBR Route KAMBOVE 25coups par couche ...73

Tableau N°18.6 : Résultats Poinçonnement CBR Route KAMBOVE 10coups par couche ...74

Tableau N°18.7 : Valeur de ...................................75l’Indice Portant CBR Route KAMBOVE

Tableau N°19 : Caractéristiques physiques des sols testés ........................................................76

Tableau N°20 : Granularité des sols testés ..................................................................................77

Tableau N°21 : .....................................83Valeurs des paramètres géotechniques des sols testés

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EPIGRAPHE

"Quiconque vient à moi, écoute mes paroles et les met en pratique, je vais vous montrer à qui il est comparable.

Il est comparable à un homme qui, bâtissant une maison, a creusé, creusé profond et posé les fondations sur le roc. La crue survenant, le torrent s'est rué sur cette maison, mais il n'a pu l'ébranler, parce qu'elle était bien bâtie”.

Luc 6, 47 48

« La pluie est tombée, les torrents sont venus, les vents ont soufflé et se sont jetés contre cette maison ; elle n’est point tombée, parce qu’elle était fondée sur le roc ».

Matthieu 7 :25

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AVANTPROPOS

Ce travail, qui couronne notre premier cycle d’études universitaires, a été préparé dans le cadre d’études préliminaires visant à quantifier et qualifier les différentes caractéristiques géotechniques des sols aux environs de la ville de Likasi.

Les résultats trouvés sont pertinents autant sur le plan analytique que qualitatif (technique), ces résultats ne résolvent pas complètement la question de détermination (obtention) des caractéristiques géotechniques des sols environnant Likasi, mais constituent un des éléments essentiels qui décideront de la faisabilité d’un quelconque projet, du domaine de bâtiments et travaux publics, sur ces sites.

Cependant, l’aboutissement de ce travail combien tortueux, nous le devons à plusieurs encadreurs dont les apports respectifs ont été d’une importance décisive. Nous mentionnons donc notre gratitude en remerciant tous ceux qui nous ont aidés durant l’élaboration de ce travail, nous citons ici tout le personnel du laboratoire géotechnique de la SAFRICAS, l’Ingénieur Blaise MVEMBA encadreur de stage, ainsi que la Direction Générale de cette Société pour nous avoir donné l’accès aux différents équipements de son laboratoire, à Lubumbashi.

Nos remerciements s’adressent à tous les professeurs, Chefs de travaux, Assistants, Chargés de cours et personnel administratif de l’Ecole Supérieure des Ingénieurs Industriels de l’Université de Likasi ;

D’une manière particulière, nos sentiments de gratitude s’adressent au CT Daniel MBIYE MUKENDI, qui a accepté la direction de ce travail en dépit de ses multiples occupations.

Il serait ingrat d’oublier les compagnons de lutte sur lesquels je m’appuie pour couvrir mes inégalités scientifiques, nous pensons à : Constant NSEYA, KANDA Ricky, ZOLAMOYO Arsène, Crispin BULABULA ; BANZA Espérant ; OSAKO Yannick ; Yannick KEMBE ; Patrick KYULU, Alex IZUMB, Mike KIAKU, Jules KILAMBO.

Que tous les amis, NKASHAMA MichéKAZADI Raphael, Rachel BAHATI, Lucien KUNDA, Floribert NKISHI, David MWAMBA, Emma YAV, et tous ceux que nous n’avons pas pu citer, trouvent ici nos remerciements pour tant de compréhension et d’amitié

Nous formulons en fin notre gratitude envers tous ceux qui nous ont aidés à vivre un climat d’entente de bonne collaboration intellectuelle et de fraternité dont nous ne saurions citer leurs noms dans ce travail.