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CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS PARIS Mémoire présenté en vue d'obte

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS PARIS Mémoire présenté en vue d'obtenir le diplôme d'ingénieur C.N.A.M en CHIMIE INDUSTRIELLE Par Jean-Marie COSTANTINI LE RETRACTOMETRE LASER Mesure du retrait d'échantillons de sols Soutenu le 24 février 1997 JURY: PRESIDENT: MEMBRES: Mr. Bernard LEFRANCo.IS Mr. Gérard BELLIER Mr. Erik BRAUDEAU Mr. Alain DELACROIX Mr. Georges LONCHAN$ON Mr. Claude PLUMELLE Un li n 'arricordi piùne rosula di li deserti E' sti celi smisurati o culori di l 'Orienti Lu 10 visu è lu 10 sguardu o spechju di la mo ghjente. Chant corse ancien . A mes parents, à ma famille. AVANT-PROPOS ET REMERCIEMENTS AVANT-PROPOS ET REMERCIEMENTS En début d'année i988, en pleine saison des pluies, j'arrivais au Congo pour ma première affectation au laboratoire de chimie des sols du centre ORSTOM de Brazzaville. C'est dans le laboratoire voisin de physique des sols que je rencontrais Erik Braudeau, pédologue à l'ORSTOM, qui travaillait sur les phénomènes de retrait-gonflement des sols ferrallitiques de la vallée du Niari, et plus particulièrement sur leur analyse rétractométrique. La physique du sol était un univers que je découvrais, mais très rapidement, je portais à ces phénomènes physiques et à cette façon novatrice d 'étudier la déformation du sol, en tenant compte de la répartition de l'eau et de l'air dans sa porosité bimodale, un intérêt tout particulier. Quelques années plus tard, il me proposait de travailler sur l'étude d'un nouvel appareil intégré mesurant le retrait d'échantillons de sol à l'aide de sources laser. En janvier i99~, en collaboration avec le laboratoire de l'unité « Caractérisation hydrophysique des sols Il du centre ORSTOM lie de France à Bondy et le Projet « Jachère Il en Afrique de l'ouest, je participais à la fabrication du rétractomètre laser à passeur d'échantillons. Les mise au point et validation techniques réalisées au centre ORSTOM de Dakar, ainsi qu'une étude de la mesure du retrait par l'analyse de sa courbe, aux centres ORSTOM de Bondy et Tunis, ont fait l'objet du présent mémoire. Au terme de ce travail, il m'est particulièrement agréable d'associer ceux qui, de près ou de loin, de manière formelle ou non, ont contribué à sa réalisation. J'exprime la plus vive reconnaissance aux membres du jury qui ont accepté de juger ce travail et tiens à remercier : Erik Braudeau, initiateur de ce projet, pour avoir encadré avec rigueur et constance ce travail pendant près de deux ans. Malgré la distance géographique qui nous séparait, notre collaboration a toujours été très étroite et fructueuse. Je le remercie pour la confiance qu'il m'a donnée, m'accordant une grande liberté dans mes initiatives, tout en veillant au bon déroulement de mes travaux. Sa vision éclairée des problèmes méthodologiques que j'ai pu rencontrer, et ses corrections scrupuleuses lors de la rédaction de ce mémoire, m'ont été d 'une aide considérable. Pour toutes ces journées de « terrain Il en région sahélienne, à me faire partager sa passion, son expérience de la pédologie et ses convictions scientifiques, je tiens à lui témoigner ici ma profonde reconnaissance et mon amitié. Mr Bernard Lefrancois, Professeur titulaire de la Chaire de Chimie industrielle au Conservatoire National des Arts et Métiers de Paris, d'avoir accepté le sujet un peu atypique de ce mémoire. Je lui sais gré de sa confiance et des ses conseils toujours avisés. Mr Georges Lonchambon, ancien Professeur de Chimie industrielle au Conservatoire National des Arts et Métiers de Paris, pour son soutien permanent durant toutes mes études. 11 a toujours eu le mot juste et le geste réconfortant lorsque le moral était au plus bas. Je le remercie pour ses corrections minutieuses et pertinentes. Mr Alain Delacroix, sous-directeur du labotatoire de Chimie industrielle au Conservatoire National des Arts et Métiers de Paris. La qualité de ses enseignements, sa grande culture scientifique et son sens de l'humour légendaire m'ont fait apprécier ses cours de Thermodynamique, discipline souvent décriée parce que jugée quelques fois difficile. Grâce à lui, mes entrées au « Conservatoire Il par le square St Martin devenaient plus enrichissantes et moins stressante dès lors que je croisais le buste de Marc Seguin. Mr Claude PlumeIle, Professeur titulaire de la Chaire de Génie Géologique de la Construction, au Conservatoire National des Arts et Métiers de Paris, de m'avoir guidé dans mes recherches bibliographiques sur la partie géotechnique de mon travail. Je lui suis particulièrement reconnaissant d'avoir pris le temps, malgré ses occupations, de lire mon mémoire et d'avoir accepté de le juger au sein de ce jury. Mr Gérard Bellier, Responsable de l'unité « Caractérisation hydrophysique des sols Il du Centre ORSTOM lie de France, qui m'a accueilli dans son laboratoire dès mon retour du Sénégal pour la rédaction de ce mémoire. Sa grande expérience de la Pédologie et ses idées créatives ont beaucoup apporté à l'évolution du rétractomètre laser dont il est aussi l 'un des « pères Il. Je le remercie d 'avoir toujours fait le maximum pour que les conditions de travail/ors de mon séjour à l'ORSTOM soient les plus confortables possibles. 7 AVANT-PROPOS ET REMERCIEMENTS Je tiens a remercier à ce propos Ur Michel Rieu, Chef du Département Eaux Continentales et Mr J.F. Turenne, Directeur du centre ORSTOM /le de France, pour avoir fascillité mon séjour à Bondy et ma mission à l 'ORTOM de Dakar. Je tiens également à témoigner ma gratitude aux professeurs du Conservatoire National des Arts et Métiers de Paris qui ont 'suivi mon parcours depuis ma première inscription en 1992, et plus particulièrement à Mme Danièle Bretelle-Demazières, maître de conférence à la Chaire de Chimie Industrielle. Ses compétences scientifiques et ses conseils m'ont toujours été réconfortants. Sa grande disponibilité et sa gentillesse ont souventfait des travaux pratiques du samedi matin un vrai plaisir. A Mme Catherine Porte, pour son travail de relecture. Merci à Mr Jacque Roques et Mr Pierre Giraudeau, Ingénieurs de Recherche, pour leurs conseils et soutien. Ce rétractomètre a été fabriqué au Centre ORSTOM /le de France à Bondy, grâce à la participation financière du « Projet Jachère Il à Dakar dont les responsables, Mr Christian Floret, Directeur de Recherche au CNRS, Mr Roger Pontanier, Directeur de Recherche à l'ORSTOM et Mr Dominique Masse, Ingénieur à l 'ORSTOM de Dakar, ont cru au projet et l'ont soutenu jusqu'au bout. Qu'ils en soient ici vivement remerciés. La partie mécanique de ce prototype a été réalisée par Mr Jacques Feltens, de l'Unité Technique du Centre ORSTOM /le de France. J'ai eu la chance de pouvoir assister et participer à ses cotés, dans son atelier, à toute la fabrication de cet appareil pièce par pièce. Ses connaissances et compétences ont contribué sans aucun doute à l'évolution technologique de l 'appareil. Je n 'oublierai pas sa disponibilité et son aide, même à distance. Je tiens à remercier Adj Elandaloussi, de l'Institut National de Métrologie du Consevatoire National des Arts et Métiers de Paris, pour son aide précieuse et ses conseils avisés concernant le montage de la partie « mesure Il du rétractomètre. L'installation, la mise au point et les essais pour la validation du rétractomètre laser au sein du laboratoire de chimie analytique de Dakar ont necéssité l'analyse de près de 200 échantillons. A ce propos, je tiens à exprimer ma reconnaissance à Mr P. Mathieu, représentant du Centre ORSTOM de Dakar, à Melle Dominique Agostini, administrateur, et à Mr Gilles Ciornei, responsable du laboratoire de chimie des sols, pour leur accueil et participation active à l'aménagement d'une salle d'analyse spécialement conçue pour la mise en place du rétractomètre et des manipulations liées à la méthode de mesure .. une mention particulière à tout le personnel du laboratoire: Maïmouna Cissoko, Bokounta Aureliano, Blaise Mane, Bakary Sagna, Joseph-Elie Diatta, Marie-Pierre Tine, Assane Sarr et Kétamdy Sande. Les prélèvements d'échantillons de sol ont été réalisés au Sénégal, du nord, le long des berges du Doué, affluent du fleuve Sénégal, jusqu'en Basse Casamance à la frontière guinéenne. Je tiens à rendre hommage aux personnes qui m'ont accompagné sur le terrain et aidé de façon désinteressée .. je pense particulièrement à Demba Faye pour sa disponibilité sans faille, à Abdoulaye Niang pour son amitié, à Oumou, à Raphaël Manlay et Sadaga Diop pour leur collaboration au traitement des courbes sigmoïdales brutes. Je n'oublierai jamais l 'accueil chaleureux des habitants des vil/ages de Saréyérobana, de Diambo-Méné et de Thyssée Kaymor. J 'espère que ce modèste travail et les études à venir qui s'en inspireront dans ces régions seront à la hauteur de la confiance qu 'ils m'ont accordé. J 'ai été particulièrement sensible à l'intérêt qu'a bien voulu porter Olivier Grünberger, pédologue à l 'Orstom, à la relecture de ce mémoire. Bien qu 'ayant une vision désinterressée sur ce travail, sa patience et sa disponibilité sans limite tout au long de la rédaction m'ont beaucoup touché. Son soutien moral m'a été précieux. Qu 'il recoive ici le témoignage de mon estime. Un grand merci également à mes collègues du laboratoire d 'hydrophysique de Bondy avec qui j'ai partagé de longs moments de rédaction: à Jean Larvy Delarivière qui m 'a initié aux techniques uploads/Geographie/ retrait-pdf.pdf