Utilisation de matériaux calcaires en provenance de Orkadjéri comme support de chaussée

INSTITUT DES SCIENCES DE UFR SCIENCES DE

LA TERRE L'INGENIEUR

Faculté des Sciences et Techniques Collège Universitaire des Ingénieurs

Université Cheikh Anta DIOP de Dakar Université de Thiès

N° d'ordre : 220/ 2011 / IST

Mémoire de fin d'études pour l'obtention du Grade
d'Ingénieur Géologue de Conception

sur

UTILISATION DE MATERIAUX CALCAIRES EN
PROVENANCE D'ORKADJERI COMME SUPPORT
DE CHAUSSEE

Présenté par Ibrahima SOW

devant la commission d'examen composée de

M. Bassir DIOP Meissa FALL Mababa DIAGNE A. Aziz NDIAYE Bocar Malick MBOW Babacar SENGHOR

Président Directeur de l'IST

Rapporteur Directeur de l'UFR SI

Examinateur IST

Examinateur IST

Examinateur AGEROUTE

Examinateur AGEROUTE

Dédicaces

Je dédie ce travail à :

V' ma tante Aminata TOURE (paix à son âme),

V' mes grands parents Ibrahima TOURE et Amady SOW,

V' Papa et maman

V' Mes frères et soeurs (Coumba, Mamy, Mata, Peul, Ndeye, Oumar, Alassane, Idrissa),

V' Pa Arthur et maman Néné et leurs enfants (Tété ;Mamy ;Sonia ;Néné ;Riane ;Ndiack),

V' particulièrement Francis

V' Big boss, Laye, Babacar, Ouléye, Ndéye Fatou

V' mes amis d'enfance: Francis ; Abdou ; Lamine ;Mouhamed, Papis ; Babacar,

V' toute la famille Da-sylva et leurs enfants,

V' maman Mbéne et ses enfants,

V' Pa Salif et sa famille,

V' Tata Jo

V' Tata Awa Diagne et ses enfants (Maréme, Fari, Saliou, Palamine, Bamba),

V' Tonton Dogo et sa famille,

V' Lamine et Mamy Samba

V' Cef, Tété, Diokel, Jule, Thiam, Makhou, Omar, Ndeuf, Mame Arame, Louise, Mame

Fatou, Ndeye Aby, Oumy Kalsoum, Laba, Siga, Adama, Moussa, Kader, Ass Diagne,

Pape Diagne

V' à l'ASC CNRA de Bambey,

V' tous mes camarades de promotion,

V' Cherif, Paye, Bira, Loum, Dieye

V' mes amis à l'école : Ousmane Niane, Saliou Samb, Do, Mahfou, Aymerou, Awa,

Aminata, Anthia, Mame Bousso, Zahra, Kamby, Abdoulaye Diop.

Résumé

Au Sénégal la plupart des matériaux ne répondent pas souvent aux exigences techniques pour leur utilisation comme support de chaussée. Ainsi il devient urgent de trouver de nouveaux matériaux adéquats et performants.

Des matériaux calcaires, produits secondaires dans l'exploitation du gisement de phosphates de Matam sont étudiés et leurs caractéristiques déterminées. Dans ce cadre, un compactage multi cyclique est mis en oeuvre dans la procédure expérimentale pour suivre les performances des matériaux étudiés. Ce compactage multi cyclique permet de mettre en évidence trois faits essentiels :

V' Une génération de fines particules,

V' Une évolution notoire de la portance CBR ;

V' Une variation importante du paramètre essentiel dans dimensionnement routier, notamment le module de rigidité des matériaux.

Ces résultats vont permettre :

1. d'une part, d'aboutir à un dimensionnement de type « rationnel »,

2. et d'autre part, de mettre en relation le trafic routier et l'énergie de compactage.

Remerciements

Mes remerciements les plus sincères vont à :

V' Monsieur M Bassir DIOP, Enseignant Chercheur, Directeur de l'IST pour vos qualités et

vos engagements au poste d'Educateur, pour l'honneur que vous me faites en présidant ce

jury. Vous avez cru à nos capacités et vous nous avez inculqué le savoir des Sciences de la

terre ;

V' Monsieur Meissa FALL, Directeur de l'UFR-SI pour diverses raisons :

- de m'avoir accueillir à l'Université de Thiès, au sein de l'UFR Sciences de l'Ingénieur,

- de m'avoir encadré ;

- pour sa constante disponibilité malgré ses charges et pour sa grande qualité humaine.

V' Monsieur Mababa DIAGNE, enseignant chercheur à l'IST, pour sa disponibilité, sa

générosité danse ses enseignements et d'avoir accepté d'examiner ce travail.

V' Monsieur Aziz NDIAYE, enseignant chercheur à l'IST, je vous remercie de votre

disponibilité et de l'écoute que vous m'accordez à chaque fois que je sollicite vos services. A

travers vous, je remercie l'ensemble du corps enseignant de l'IST pour la qualité de

l'enseignement délivré tout au long de notre cursus.

V' Monsieur Bocar Malick MBOW Ingénieur Géologue pour avoir accepté de siéger dans le

jury.

V' Monsieur Babacar SENGHOR Ingénieur Géologue pour avoir accepté de siéger dans le

jury.

V' tous les enseignants de l'UFR-SI pour leurs conseils et suggestions.

V' Aux PATS de m'avoir facilité la cohabitation au sein de l'institution.

V' l'équipe du labo (Samsdine, FALL et Amadou)

V' toutes les personnes qui, de près ou de loin ont contribué à l'élaboration de ce mémoire.

V' Mme. DIOP, secrétaire de l'IST pour son affection en ma personne.

V' mes parents de m'avoir éduqué et de leur bien vaillance.

V' Pa Arthur et maman Néné de m'avoir trouvé une place dans leur coeur.

V' maman Mbéne pour toute son assistance durant tout mon cursus.

V' toute ma famille et à tous ceux qui me portent leur affection et amour.

Liste des abréviations

E : Module d'Young

E_c : Energie de compactage

Et : Energie du trafic

ha : Hectare

I_p : Indice de plasticité

MCA : Millenium Challenge Account

OPM : Optimum Proctor Modifié

PASMI : Programme d'Appui au Secteur Minier

RN 2 : Route Nationale numéro deux

TJM : Trafic Journalier Moyen

W : Teneur en eau

Wl : Limite de liquidité

ózadm : Contrainte admissible

å : Déformation

ãd : Poids volumique sec

ãdmax : Poids volumique sec à l'Optimum Proctor

ãh : Poids volumique humide

Sommaire

Introduction générale 1

Chapitre 1. - Contexte géologique et généralités sur les matériaux calcaires 2

1.1. - Généralité sur les calcaires 2

1.1.1. - Historique et Définition 2

1.1.2. - Formation des calcaires 2

1.1.3. - Caractéristiques physiques et chimique 3

1.1.3.1. - Caractéristiques physiques 3

1.1.3.2. - Caractéristiques chimiques 3

1.1.4. - Composition minéralogique 3

1.1.5. - Classification des calcaires 4

1.1.5.1. - Classification de Folk 4

1.1.5.2.- Classification de Dunham 4

1.2. - Aperçu sur la géologie du Sénégal 5

1.2.1. - Litho stratigraphie 5

1.2.1.1. - Socle Précambrien 6

1.2.1.2. - Couverture sédimentaire 6

1.2.1.2.1. - La série Secondaire 7

1.2.1.2.2. - La série tertiaire 7

1.2.1.2.3. - La série quaternaire 7

1.2.2. - Les mouvements tectoniques 10

1.3. - Les calcaires au Sénégal 11

1.3.1. - Les principaux gisements et exploitations 11

1.3.2. - Les calcaires au niveau de Matam 11

1.3.2.1. - Situation géographique 11

1.3.2.2. - Situation géomorphologique 12

1.3.2.3. - Contexte géologique 13

1.4. - Conclusion partielle 13

Chapitre 2. - Caractérisation physique et mécanique des matériaux de l'étude 16

2.1. - Echantillonnage 16

2.2. - Programme expérimental 16

2.3. - Essai d'identification 17

2.3.1. - Analyse granulométrique 17

2.3.2. - Limites d'Atterberg 18

2.3.3. - Essai Proctor modifié 20

2.3.4. - Essai CBR 22

2.3.5. - Détermination du module de Young 23

2.4. - Analyse des données 24

2.4.1. - Analyse 24

2.4.2. - Interprétation 24

Chapitre 3. - Calcul du dimensionnement par la méthode dite «rationnelle» 25

3.1. - Méthode de dimensionnement 25

3.1.1. - Théorie de dimensionnement des structures de chaussées 25

3.1.2. - Les méthodes rationnelles 25

3.1.2.1. - Le trafic 26

3.1.2.2. - Les sols plateformes 27

3.1.2.3. - Le climat et l'hydrologie 28

3.1.2.4. - Calcul des limites admissibles 28

3.1.3. - Présentation des résultats 29

3.1.4. - Corrélation entre le trafic et l'énergie de compactage 29

3.1.4.1 - L'énergie de compactage 29

3.1.4.2 - L'énergie du trafic 30

Conclusion générale et recommandation 33

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