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Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-

Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-Marne 2018 1 Caractérisation géotechnique des graveleux latéritiques du Sénégal Geotechnical characterization of lateritic gravels of Senegal Massamba NDIAYE 1, Jean-Pierre MAGNAN 2, Lamine CISSÉ 3, Abdourahmane MBENGUE 4 1 École Supérieure Polytechnique (ESP) de Dakar, Sénégal. 2 Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), Marne-la-Vallée, France. 3 Agence des travaux et de Gestion des Routes (AGEROUTE), Dakar, Sénégal. 4 Technosol Ingénierie, Dakar, Sénégal. RÉSUMÉ - Cet article analyse les caractéristiques géotechniques des sols latéritiques utilisés actuellement pour la construction des routes au Sénégal. Une grande partie des graveleux latéritiques rencontrés sur le territoire sénégalais ne répondent pas aux spécifications usuellement utilisées au Sénégal, telles que proposées par le « Centre Expérimental du Bâtiment et des Travaux Publics (CEBTP) » en 1972 et 1984 et les rendent donc inutilisables à l’état naturel en couches de chaussée. Toutefois, le catalogue de dimensionnement des chaussées du Sénégal de 2015 définit des spécifications qui rendent acceptables certains matériaux ne respectant pas tous les critères définis par le CEBTP de 1972 et de 1984. ABSTRACT - This paper analyses the geotechnical characteristics of lateritic soils currently used for road construction in Senegal. A large part of the lateritic gravels encountered in Senegal do not respect the specifications generally used in Senegal, as proposed by the « Experimental Center of Building and Public Works (CEBTP) » in 1972 and 1984, which make them unusable in their natural state in pavement layers. Yet, the “catalogue for pavement design in Senegal” published in 2015 introduces new specifications which make acceptable certain materials which do not respect some of the CEBTP criteria of 1972 and 1984. 1. Introduction La connaissance de l’état des carrières dans une zone ou un lieu donné joue un rôle important en phase d’étude d’un projet, car le coût de la construction d’une route dépend en grande partie de la disponibilité de matériaux sur le tracé et de leur conformité aux exigences. L’objet de cette étude est le bilan des caractéristiques des carrières latéritiques du Sénégal en vue de leur utilisation en construction routière. 2. Caractéristiques géotechniques des matériaux étudiés Les données utilisées dans le cadre de cette étude proviennent des résultats d’essai de la thèse de Ndiaye (2013) et du laboratoire Technosol Ingénierie. Elles sont issues de 29 carrières latéritiques de 10 régions du Sénégal et reflètent les propriétés actuelles de ces matériaux sur l’ensemble du territoire sénégalais (figure 1). Ces prélèvements sont constitués de sols ferrugineux dans la grande majorité du territoire sénégalais (pluviométrie est inférieure à 1 mètre par an et à saison sèche bien marquée) et de sels ferralitiques dans les zones à climats chauds et humides notamment dans les régions de Ziguinchor et Sédhiou. Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-Marne 2018 2 Figure 1. Répartition des carrières d’où proviennent les graveleux latéritiques étudiés Le tableau 1 résume les caractéristiques géotechniques des sols étudiés. Ces résultats montrent une grande variabilité des caractéristiques mesurées sur ces matériaux. Tableau 1. Variations des caractéristiques géotechniques des graveleux latéritiques du Sénégal % fines (<0,08 mm) Limites d'Atterberg Proctor modifié ICBR à 95% OPM wL IP ρdOPM (g/cm3) wOPM (%) Intervalle de variation 8,80-28,24 17,60-40,92 8,46-22,58 1,91-2,34 5,40-12,70 18-84 Valeur moyenne 16,88 30,72 15,14 2,07 9,28 46 Ecart type 4,82 6,79 3,78 0,13 1,82 16,84 D’après leurs limites d’Atterberg, ces matériaux se situent en général dans le diagramme de Casagrande dans le domaine des moyennes plasticités. Pour analyser l’influence du compactage sur le comportement plastique de ces sols, les limites d’Atterberg ont été déterminées après le poinçonnement CBR. Les résultats obtenus montrent que les valeurs d’indice de plasticité restent dans le domaine des moyennes plasticités (figure 2). De même, l’analyse de la variation des valeurs d’indice de plasticité avant et après compactage CBR permet de mieux comprendre le comportement plastique de ces matériaux une fois compactés in situ. L’analyse montre que : - 84 % des matériaux ont des IP qui diminuent et - 16 % des matériaux ont des IP qui augmentent. Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-Marne 2018 3 a) b) Figure 2. Position des graveleux latéritiques du Sénégal dans le diagramme de plasticité de Casagrande : a) avant compactage CBR ; b) après compactage CBR. Ces observations montrent l’influence de la minéralogie des fines générées par le compactage sur le comportement plastique de ces sols. Il sera important de prendre en compte cette évolution lors de la révision des guides routiers africains et de poursuivre l’étude pour mieux comprendre le comportement plastique à long terme de ces matériaux sous chaussée. L’analyse de la matrice de corrélation du tableau 2 montre qu’aucune corrélation significative ne peut être établie entre les paramètres d’identisation usuellement utilisés pour la sélection de ces matériaux en technique routière. Tableau 2. Tableau matrice de corrélation des paramètres d’identification des graveleux latéritiques du Sénégal avant compactage CBR % fines (<0,08 mm) wL IP ρdOPM wOPM ICBR à 95% OPM % fines (<0,08 mm) 1 wL 0,2489 1 IP 0,3423 0,875 1 ρdOPM -0,1799 -0,522 -0,479 1 wOPM 0,0362 0,615 0,452 -0,725 1 ICBR à 95% OPM 0,1524 0,277 0,281 -0,24 0,18 1 Il faut noter, par ailleurs, qu’il existe : - une bonne corrélation (r = 0,835) entre les valeurs d’indice de plasticité avant et après compactage CBR (figure 3a) ; - une bonne corrélation (r = 0,875) entre les valeurs d’indice de plasticité et de limite de liquidité avant compactage CBR (figure 3b) et - une bonne corrélation (r = 0,725) entre les valeurs de la teneur en eau optimale (wOPM) et la densité sèche optimale Proctor modifié (ρdOPM) (figure 4). Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-Marne 2018 4 a) b) Figure 3. Études de corrélations : a) variation de l’indice de plasticité (IP) après compactage CBR en fonction de l’indice de plasticité (IP) avant compactage CBR b) variation de l’indice de plasticité (IP) avant compactage CBR en fonction de la limite de liquidité (wL) Figure 4. Corrélation entre la teneur en eau optimale (wOPM) et la densité sèche maximale (ρdOPM) avant compactage CBR L’histogramme des résistances au poinçonnement montre une large présence de graveleux latéritiques dont les indices CBR sont compris entre 30 et 60 et entre 60 et 80. Les latérites de bonne qualité (ICBR > 80) ne sont présentes qu’en petites quantités (figure 5). Figure 5. Répartition des valeurs d’indice CBR des graveleux latéritiques du Sénégal Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-Marne 2018 5 Les figures 10 à 13 montrent la position des courbes granulométriques de ces matériaux sur les fuseaux recommandés par le « Centre Expérimental du Bâtiment et des Travaux Publics (CEBTP) » en 1972 et 1984. L’analyse de ces résultats montre : • en couche de fondation - pour les spécifications de 1972, 36 % des données sortent du fuseau et 64 % des données entrent dans le fuseau (figure 6a) ; - pour les spécifications de 1984, 13 % des données sortent du fuseau et 87 % des données entrent dans le fuseau (figure 6b) ; • en couche de base - pour les spécifications de 1972, 57 % des données sortent du fuseau et 43 % des données entrent dans le fuseau (figure 7a) ; - pour les spécifications de 1984, 100 % des données sortent du fuseau (figure 7b). a) b) Figure 6. Représentation des courbes granulométriques des graveleux latéritiques du Sénégal pour une utilisation en couche de fondation sur les fuseaux granulométriques a) du CEBTP de 1972 (22 matériaux d’indice ICBR compris entre 30 et 60) ; b) du CEBTP de 1984 (16 matériaux d’indice ICBR compris entre 30 et 60) a) b) Figure 7. Représentation des courbes granulométriques des graveleux latéritiques du Sénégal pour une utilisation en couche de base sur les fuseaux granulométriques a) du CEBTP de 1972 (6 matériaux d’indice ICBR supérieur à 60) ; b) du CEBTP de 1984 (2 matériaux d’indice ICBR supérieur à 60) La prise en compte des exigences de plasticité du CEBTP (1972 et 1984) pour les matériaux rentrants dans les fuseaux conduit à conclure que : Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’Ingénieur – Champs-sur-Marne 2018 6 - en couche de fondation, 100 % des données entrant dans les fuseaux granulométriques sont utilisables en couche de fondation (tableaux 3 et 4) ; - en couche de base, aucune carrière n’est utilisable à l’état naturel (tableau 5). Tableau 3. Intervalles de variation des données analysées et seuils des indices de plasticité et indices CBR des spécifications du CEBTP de 1972 pour les couches de fondation Indice de plasticité IP ICBR à 95% OPM Intervalle de variation des données 8,46-18,22 31-58 Conditions pour couche de fondation < 25 > 30 Tableau 4. Intervalles de variation des données analysées et seuils des indices de plasticité et indices CBR des spécifications du CEBTP de 1984 pour les couches de fondation Indice de plasticité IP ICBR uploads/Ingenierie_Lourd/ caracterisation-geotechnique-des-graveleux-lateritiques-du-senegal.pdf