Etudes géotechniques de fondation du pont de traversée du fleuve de Diogoup dans le cas des études techniques pour l'élargissement de la RN2

Projet de Fin d'Etudes d'Ingénieur de Conception Abdoulaye Wade

UFR SI

UNIVERSITÉ DE THIES

UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHES

SCIENCES DE L'INGENIEUR

Département de Géotechnique

Année : 2017/2018
N° d'ordre :

PROJET DE FIN D'ETUDES

D'INGENIEUR DE CONCEPTION

Spécialité : Géotechnique
(Grade Master)

Présenté par :

Abdoulaye Wade

Etudes géotechniques de fondation du pont de

traversée du fleuve de Diogoup dans le cas des

études techniques pour l'élargissement de la

RN2

Soutenu le /jour/mois/année devant le jury composé de :

Président Prénom Nom Université de Thiès, UFR SI

Examinateurs Dr Adama Dione Université de Thiès, UFR SI

Mr. Gorgui Thierno Yoro Diouf Technosol Ingénierie

Prénom Nom Université de Thiès, UFR SI

Remerciements

Je remercie tout d'abord mon défunt père, par qui, j'ai découvert le métier du BTP et qui n'a cessé durant toute sa vie de me pousser à être toujours parmi les meilleurs ; que la terre lui soit légère.

Mes remerciements aussi à ma mère pour ses conseils et les sacrifices qu'elle fait pour ma réussite, sans oublier mes soeurs Alimatou, Seynabou et Adja.

Mes sincères remerciements à :

· Monsieur le président du Jury ainsi que tous les membres du jury ;

· Docteur Alassane Thiam, pour ses conseils pratiques quant à la rédaction de ce mémoire ;

· Monsieur Gorgui Thierno Yoro Diouf, responsable Géotechnique et qualité chez Technosol Ingénierie pour son soutien et ses conseils tout au long de mon cursus ainsi que tous les travailleurs de ladite boite ;

· Docteur Adama Dione pour sa disponibilité, ses encouragements et les conseils pratiques pour la réussite de ce mémoire.

· Monsieur Ibrahima Diagne, Chargé de projet à Ageroute Saint Louis pour sa disponibilité et son ouverture ainsi que Monsieur Mor Gueye Gaye, Directeur Ageroute division régionale Nord ;

· Docteur Fatou Samb Cissé, notre chef de département pour ses encouragements, ses efforts pour la réussite des géotechniciens et ses conseils durant notre formation ;

· Tous les professeurs de l'U.F. R Sciences de L'Ingénieur ;

· A Papa Mbaye Sèye, Papa Amadou Wade, ma famille à Thiès et à Mpal, pour leur soutien sans faille ainsi que mes amis et proches sans oublier la promotion Géotechnique 7.

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Résumé

L'Etat du Sénégal, dans le cadre de sa politique de développement et de renforcement des infrastructures routières a projeté l'élargissement en 2 x 2 voies de la route nationale 2 (Tronçon Thiès-Saint Louis-Rosso). Le projet, à l'état actuel, est en phase avant-projet sommaire. A ce stade, il est prévu la construction d'un ouvrage (pont cadre) de traversée du fleuve de Diogoup qui constitue un des obstacles majeurs. C'est dans ce sillage que nous nous sommes intéressés aux études géotechniques de fondations du futur ouvrage projeté. La description de l'ouvrage n'étant pas encore finalisée.

Pour mieux cerner la géologie du sous-sol à l'emplacement de l'ouvrage, nous avons travaillé en étroite collaboration avec le cabinet TECHNOSOL INGENIERIE chargé des études géotechniques. L'objectif de ces études est de définir aux moyens de sondages et d'essais la lithologie du sol et de déterminer les caractéristiques géotechniques de chaque couche rencontrée afin de pouvoir proposer un système de fondation adéquat.

La campagne de sondages consistait en la réalisation de deux sondages carottés avec essais SPT jusqu'à 30m de profondeur par rapport au niveau du terrain naturel mais aussi d'essais pressiométriques tous les 1,0m jusqu'à 30m. Les sondages ont révélé la présence de sols sableux lâches et de sols limoneux parfois vasards de faibles caractéristiques mécaniques en surface (jusqu'à 12 m) avec une pression limite moyenne inférieure à 0.5 MPa et de sols sableux moyennement compacts de caractéristiques mécaniques acceptables en profondeur (12 à 20 m) et présentant une pression limite moyenne supérieure à 0.7 MPa.

Au regard des caractéristiques de portances très faibles des couches de sol sur les dix premiers mètres et compte tenu de l'environnement du milieu, il est projeté des fondations profondes types pieux forés tubés pour assurer une stabilité pérenne de l'ouvrage et éviter tout désordre notamment les affouillements. Ainsi, après calcul, il en résulte qu'il faudra des pieux de diamètres compris entre 60 et 100 cm, ancrés entre 12 et 20 m de profondeur par culée.

Mots-clés : élargissement - pont cadre - géotechnique - fondation - Pieux.

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Table des matières

Remerciements 1

Résumé 2

Liste des Figures et des Tableaux 6

Listes des Annexes 7

Introduction générale 8

1ère Partie : Synthèse bibliographique

Chapitre 1. - Généralités sur les Fondations 10

1.1- Définition et Rôle des fondations 10

1.2- Les types de fondations 10

1.2.1- Fondations superficielles 11

1.2.1.1-Les semelles isolées 11

1.2.1.2- Les semelles filantes 11

1.2.1.3- Les radiers 11

1.2. 2 - Fondations profondes 12

1.2.2.1 - Les pieux 12

1.3 - Choix du type de fondation 14

1.4- Notion de capacité portante et capacité portante admissible 15

1.5 - tassements 15

Chapitre 2.- Généralités sur le projet 16

2.1 - Contexte du projet 16

2.2 - Objectifs du projet 16

2.3 - Présentation du projet 17

2.3.1 - Présentation de l'Ouvrage et Contexte Géologique 19

2ème Partie : Etudes techniques du projet

Chapitre 3. - Travaux de terrain et essais de laboratoire 22

3.1 Méthodologie de l'étude 22

3.1.1 Implantation des points de sondages 23

3.1.2 -Travaux de terrain 25

4

3.1.2.1 Sondages carottés / essais SPT 25

3.1.2.2 -Essais pressiométriques 26

3.2.- Résultats des essais in situ 27

3.2.1- Résultats essais SPT / carottages 27

31

3.2.2- Résultats des essais pressiométriques 34

3.3- Essais de laboratoire 38

3.3.1- Essais physiques et mécaniques sur échantillons de sol 38

3.3.2- Résultats des essais de laboratoire 40

Chapitre 4. - Etudes de fondation 44

4.1- Hypothèses 44

4.2 - Calcul de la capacité portante et du tassement admissible à partir des essais

pressiométriques 44

4.2.1 - Présentation du logiciel Geofond 44

4.2.2 - calcul de la capacité portante par la méthode pressiométrique 45

4 .2. 3 - Evaluation des tassements par la méthode pressiométrique 46

4.3 - Résultats de calcul de la capacité portante admissible et des tassements 49

4.4 - Calcul de la capacité portante des pieux par la méthode pressiométrique 51

4.4.1 - Pieu soumis à une charge verticale 51

4.4.1.1 Détermination de la charge limite d'un pieu isolé 51

4.5- Résultats des calculs de charge admissible d'un pieu 55

Conclusion Générale et Perspectives 58

Références bibliographiques 59

Annexes 60

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Liste des abréviations et des sigles

c : cohésion

Cc : coefficient de compression ou Indice de compression

EM : Module pressiométrique Ménard

ID : Indice de densité relative

Ip : Indice de plasticité

MN : Méga Newton

MPa : Méga Pascale

Pf : pression de fluage

Pl : Pression limite

Pl* : Pression limite nette

Ple* : Pression limite nette équivalente

: Teneur en eau

Ö : angle de frottement interne

ACI : Africaine de Consultance et d'Ingénierie

Ageroute : Agence des travaux et de gestion des routes

CEDEAO : Communauté Economique des Etats de l'Afrique de l'Ouest

DTU : Documents Techniques Unifiés

ELS : Etat limite de Service

ELU : Etat limite Ultime

PSE : Plan Sénégal Emergent

PIB : Produit Intérieur Brut

PFE : Projet de Fin d'Etudes

RN 2 : Route Nationale 2

SC : Sondage Carotté

SP : Sondage Pressiométrique

SPT : Standard Penetration Test

TN : Terrain Naturel

VCN : Voie de Contournement Nord

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Liste des Figures et des Tableaux

Figures

Figure 1.- Types de fondations superficielles (Bourokba, 2015) 11

Figure 2.- Fonctionnement d'un pieu (Larue et Slimi, 2013) 12

Figure 3.- Pieu battu (Bourokba, 2015) 14

Figure 4.- Pieu foré sous boue (Bourokba, 2015) 14

Figure 5.- Localisation zone du projet (Google earth) 18

Figure 6. - Implantation des points de sondages 23

Figure 7.- Mise en place de la sondeuse au niveau du point de sondage 24

Figure 8. -Exécution d'un sondage carotté (Technosol, 2017) 25

Figure 9.-Echantillon récupéré au niveau du carottier fendu SPT 26

Figure 10. -Réalisation d'un essai pressiométrique avec un Geopac +Geobox 27

Figure 11.- Coupe lithologique sondage carotté 1 28

Figure 12. - Variation de N_SPT 1 en fonction de la profondeur. 30

Figure 13. - Coupe lithologique sondage carotté 2 31

Figure 14.- Variation de N_SPT 2 en fonction de la profondeur 33

Figure 15. - Variation des paramètres pressiométriques avec la profondeur (SP1) 36

Figure 16. - Variation des paramètres pressiométriques avec la profondeur (SP2) 37

Figure 17. -Détermination de la valeur de Kp (Frank, 1999) 45

Figure 18. - Détermination de la valeur de Ple* (Frank, 1999) 46

Figure 19. -Détermination des valeurs de Ec et Ed (Frank, 1999) 49

Figure 20. - Valeur numérique de selon le fascicule 62 (Frank, 1999) 53

Tableaux

Tableau 1.-Ouvrages projetés sur la RN 2 (Ageroute, 2017) 17

Tableau 2. -Résultats des essais SPT 1 29

Tableau 3. -Résultats des essais SPT 2. 32

Tableau 4. -Caractéristiques pressiométriques obtenues au SP1 34

Tableau 5. -Caractéristiques pressiométriques obtenues au SP2 35

Tableau 6. -Définition des catégories conventionnelles des sols (Magnan, 1997) 38

Tableau 7. -Résultats des essais d'identification au SC1/SPT1 41

Tableau 8. -Résultats des essais mécaniques SC1-SPT1 (Cisaillement-OEdométrie) 41

Tableau 9. -Résultats des essais d'identification- S-SPT2 42

Tableau 10. -Résultats des essais mécaniques S-SPT2 (Cisaillement- OEdométrie) 43

Tableau 11. - Essais chimiques sur eaux de fleuve et de nappe 43

Tableau 12. - Valeurs coefficients de formes (DTU 13.12, 1988) 47

Tableau 13. - Valeurs du coefficient rhéologique á pour les sols (Magnan, 1997) 47

Tableau 14. - Valeurs du coefficient rhéologique á pour les roches (Magnan, 1997) 48

Tableau 15.- Résultats calcul de la capacité portante admissible avec la méthode

pressiométrique 50
Tableau 16.- Résultats calcul avec Geofond des tassements admissibles (méthode

pressiométrique) 50

Tableau 17.- Valeur de Kp selon le fascicule 62 (Hubert et Philipponnat, 1979) 52

Tableau 18.- Choix des courbes pour la détermination du frottement latéral unitaire (Hubert et

Philipponnat, 1979) 54

Tableau 19.- Résultats des calculs de la capacité portante d'un pieu 55

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Listes des Annexes

Annexe 1 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire SC1/SPT1 (0.00 m à 13.00 m) ; Annexe 2 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire SC1/SPT1 (13.00 m à 25.00 m) ; Annexe 3 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire S/SPT2 ;

Annexe 4 : Echantillon d'argile récupéré à 17.00 m de profondeur (SPT 1) ;

Annexe 5 : Echantillon récupéré entre 11.00 m et 12.00 m de profondeur (Sables + Concrétions Calcaires, SPT 2) ;

Annexe 6 : Echantillon de sable vaseux récupéré à 2.00 m de profondeur (SPT 2) ; Annexe 7 : Puit illustrant le niveau d'eau de la nappe.

8

Introduction générale

Les infrastructures routières jouent un rôle important dans le développement économique et social du Sénégal. La route assure plus de 90% des besoins en déplacements des personnes et des biens et la mise à niveau des infrastructures pourrait permettre au Sénégal d'accroitre sa croissance économique de 2.7 points de croissance. C'est pourquoi les routes occupent une place importante dans la mise en oeuvre du Plan Sénégal Emergent (P.S.E).

L'Agence des Travaux et Gestion des Routes du Sénégal (AGEROUTE Sénégal), Maitre d'Ouvrage Délégué, envisage de réaliser des études techniques pour les travaux d'élargissement de la Route Nationale 2 en 2 x 2 voies section Thiès- Saint Louis-Rosso qui est un maillon important dans la réalisation progressive des grands axes continentaux. Ces corridors sont la route Eurafricaine (Madrid- Tanger - Nouakchott - Dakar), la route Trans-côtière (Dakar - Lagos) et la route Trans - Sahélienne (Dakar- Bamako -Djibouti).

La traversée de Saint Louis est très longue et pose de sérieux encombrements, à cet effet une voie de contournement éloignée du côté Est de la ville est devenue nécessaire mais cette voie de contournement doit traverser un canal d'irrigation appelé le Ngalam et rejoint la RN2 au niveau du virage situé à la sortie de l'ouvrage sur Ngalam d'où la nécessité de mettre en place un ouvrage de franchissement de type pont. La zone de Saint Louis étant caractérisée par la présence de sols vaseux et limoneux, qui causent d'énormes difficultés de construction vu leurs faibles portances et l'état de saturation dans lequel ils se trouvent.

C'est dans ce contexte que Technosol Ingénierie a été mandaté pour faire les études géotechniques de l'ouvrage d'art prévu sur la déviation de la route nationale 2 à hauteur du village Diogoup Peulh.

Ces études géotechniques de fondation sont importantes pour la réalisation du futur pont et pour cela des études de terrains tels que les essais pressiométriques, Standard Penetration Test et des essais de laboratoire ont été fait et ont pour objectif principal de permettre au maitre d'oeuvre de faire le choix des fondations de l'ouvrage et qui plus est, de caractériser le sol support de l'ouvrage et de connaitre le niveau de la nappe.

Ces études géotechniques font l'objet de ce présent mémoire et lui confère son importance capitale vu l'envergure du projet et l'importance qu'à les études géotechniques surtout dans une zone « dite à problème » et devront avoir pour retomber la meilleure connaissance de la zone du projet du point de vue géotechnique, de donner tous les paramètres de dimensionnement nécessaire au maitre d'oeuvre de l'ouvrage pour construire le pont en toute sécurité, dans les meilleurs délais avec un cout optimal.

Ainsi le travail se fera en deux parties : une première composée de deux chapitres, dont le premier traite des généralités sur les fondations, le deuxième fera une présentation du projet en donnant son contexte, ses objectifs et la géologie de la zone. Dans la deuxième partie où nous avons également deux autres chapitres notamment le chapitre 3 dans lequel il sera question d'abord de faire la présentation de l'ensemble des essais en place effectués ainsi que les données recueillies au niveau des essais de laboratoire ensuite de donner tous les résultats de ces essais et enfin les analyser et les interpréter. Le dernier chapitre sera consacré aux études de fondations. Une conclusion générale synthétise les différents résultats obtenus à travers les chapitres abordés. Les recommandations terminent ce mémoire.

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1ère Partie

Synthèse bibliographique

Chapitre 1. - Généralités sur les Fondations

Introduction

Dans la plupart des projets de construction, que ce soit en structure, en hydraulique, ou dans le domaine routier, le sol est utilisé soit comme matériau de construction, soit comme assise porteuse.

Dans le cas où le site du projet est déjà fixé mais les caractéristiques des matériaux constituants le sous-sol ne sont pas connues, des investigations sur le site devront être préconisées selon les moyens disponibles, et de part ces investigations faire des études géotechniques et des études de fondation.

Dans ce présent chapitre, nous allons d'abord définir la notion de fondation, son rôle, ensuite quels sont les types de fondations qui existent et enfin nous aborderons les paramètres essentiels pour le choix de ces derniers.

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1.1- Définition et Rôle des fondations

Les fondations constituent la partie d'un ouvrage encastrée dans le sol et sur laquelle repose la construction, le sol servant d'appui (Kurtz, 1997).

Le rôle des composantes structurales est de recevoir les charges et surcharges et de les répartir uniformément dans l'ensemble de l'ossature et de les transmettre aux fondations.

Les fondations agissent comme interface entre la structure et le sol naturel ; elles ont comme fonction de distribuer l'ensemble du chargement de l'ouvrage dans le sol d'infrastructure afin d'assurer la stabilité de l'ouvrage. Ceci montre que les fondations jouent un rôle important dans les études techniques de construction d'ouvrages car leur bonne réalisation permet une tenue impeccable de l'ouvrage.

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1.2- Les types de fondations

Le type de fondation est déterminé par son allure générale et ses proportions et non par la différence de niveau entre la surface d'assise et le terrain naturel. Pour des raisons de coût, on cherche souvent à fonder un ouvrage superficiellement. Si cette solution n'est pas satisfaisante d'un point de vue technique (le sol ne peut pas supporter la charge appliquée ou les tassements sont trop importants) ou économique, une solution en fondation profonde est envisagée.

La distinction entre ces deux types de fondations se fait généralement en adoptant les critères suivants :

Si on désigne par D la profondeur d'encastrement de la fondation dans le sol, par B sa largeur et par L sa longueur, on distingue 3 types de fondations :

· Fondation superficielle : 4 à 5

· Fondation profonde : = 10

· Fondation semi-profonde : 4 = 1 0

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1.2.1- Fondations superficielles

Les fondations superficielles sont celles utilisées lorsque la couche de terrain capable de supporter l'ouvrage se trouve à des profondeurs faibles. Parmi les fondations superficielles nous distinguons :

1.2.1.1-Les semelles isolées

Une semelle isolée peut-être définie comme une fondation sous pile ou poteau avec une géométrie proche du carré ou rectangulaire.

Les semelles sont en général économiques, car leur coffrage sont simples et rapides à construire. Il est donc avantageux d'y recourir lorsque la capacité portante des sols de fondation est suffisante, mais le sol ne doit pas être trop mou et le niveau de la nappe ne doit pas être aussi trop près du niveau des fondations.

Leur tassement est indépendant les unes des autres et la différence de tassement entre les semelles est appelé tassement différentiel.

1.2.1.2- Les semelles filantes

Une semelle filante peut-être définie comme une fondation de type filant, c'est-à-dire continue sous l'objet fondé. Elle est caractérisée par :

· > 10

· Une répartition linéaire des charges

Sa largeur est calculée par égalisation de la charge de service au mètre-linéaire avec la contrainte admissible.

1.2.1.3- Les radiers

Lorsque le chargement est tel que l'on doit utiliser des semelles plus larges que l'espace qui les sépare, l'avantage économique de ce type de fondation devient négligeable, il vaut mieux appuyer l'ensemble de l'ossature verticale sur un radier, qui est une dalle en béton armé. Leur épaisseur est déterminée à partir du calcul de béton armé. Leurs charges sont réparties sur une grande zone (figure 1).

Semelle filante

Semelle isolée

Radier

Figure 1.- Types de fondations superficielles (Bourokba, 2015)

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1.2. 2 - Fondations profondes

Une fondation profonde est une fondation élancée ( = 10) qui reporte les charges de la

structure sur des couches de terrain de caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol et limiter les déplacements à des valeurs très faibles.

1.2.2.1 - Les pieux

Un pieu est un élément de construction en béton, acier, bois ou mixte permettant de fonder un bâtiment ou un ouvrage. Ils sont utilisés lorsque le terrain ne peut pas supporter superficiellement les contraintes dues à la masse de l'ouvrage. Il est également possible d'utiliser des pieux pour renforcer des fondations existantes. Le mot pieu désigne aussi bien les pieux, les puits et les barrettes. On désigne par puits une fondation profonde creusée à la main sous la protection d'un blindage et un pieu réalisée mécaniquement. Une barrette est un pieu foré de section allongée ou composite (en T ou en croix par exemple).

Par simplification, le mot pieu désigne aussi bien les pieux, les puits et les barrettes.

Un pieu est constitué de trois parties principales (figure 2) :

· La tête ;

· La pointe ;

· Le fût compris entre la tête et la pointe ;

Figure 2.- Fonctionnement d'un pieu (Larue et Slimi, 2013)

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· Principaux types de pieux

Il existe plusieurs dizaines de types de pieux. Une description exhaustive est donnée par l'actuelle norme expérimentale P 11-212 et le Fascicule 62 titre V.

On distingue deux grands groupes de pieux : les pieux mis en oeuvre avec refoulement du sol et les pieux réalisés par excavation du sol. Dans le premier groupe, on peut citer les pieux battus et dans le second les pieux forés.

· Pieux battus : Ce sont des pieux soit façonnés à l'avance soit à tube battu exécutés en place (figure 3). Pour les premiers il s'agit essentiellement de pieux en métal et de pieux préfabriqués en béton armé, pour les seconds de pieux battus moulés. Les pieux métalliques sont généralement sous forme de tube ou en forme de H. Les tubes peuvent être ouverts ou fermés à leur base. Les pieux métalliques sont mis en oeuvre par battage ou par vibration.

Les pieux en béton armé sont fabriqués sur des aires proches du chantier. Ils sont mis en oeuvre par battage ou par vibration. L'exécution des pieux battus moulés consiste d'abord à battre un tube muni à sa base d'une plaque métallique dans le sol, à mettre, si nécessaire, en place la cage d'armatures, puis à remplir le tube de béton pendant son extraction.

· Pieux forés : leur exécution nécessite un forage préalable exécuté dans le sol avec les outils appropriés avec ou sans protection d'un tubage ou de boue permettant d'assurer la stabilité des parois du forage. Après mise en place, si nécessaire, de la cage d'armatures, le pieu est bétonné en utilisant une colonne de bétonnage, selon la technique du tube plongeur qui descend jusqu'à la base du pieu (figure 4). On fera une place à part aux pieux à la tarière creuse qui ont connu un très fort développement ces dix dernières années et qui sont très utilisées dans les fondations de bâtiment. Le principe consiste à visser dans le sol une tarière à axe creux sur une longueur totale au moins égale à la longueur du pieu à réaliser, puis à l'extraire du sol sans dévisser pendant que, simultanément, le béton est injecté par l'axe creux de la tarière. On distingue trois types de tarière creuse : les tarières creuses sans enregistrement des paramètres de forage et de bétonnage, les tarières creuses avec enregistrement des paramètres de forage et de bétonnage (profondeur, pression de béton, quantité de béton), et ces mêmes tarières équipées en plus d'un tube de bétonnage télescopable rétracté pendant la perforation et plongeant dans le béton pendant le bétonnage Ces pieux ne peuvent, évidemment, être armés qu'après l'opération de bétonnage. La mise en place des armatures sous leur propre poids ou par vibration devient délicate pour des pieux d'une longueur supérieure à 12 -15m. Au-delà, des techniques de béton armé de fibres en acier ont été développées et permettent d'injecter directement dans le sol les fibres mélangées au béton. Grâce à l'amélioration spectaculaire du matériel de forage on peut exécuter des pieux de 600 à 1200mm de diamètre jusqu'à 'à des profondeurs allant jusqu'à 30-35m.

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Figure 3.- Pieu battu (Bourokba, 2015)

Figure 4.- Pieu foré sous boue (Bourokba, 2015)

1.3 - Choix du type de fondation

Initialement, c'est la capacité de support du sol naturel qui oriente le choix du type de fondation (Robitaille et Tremblay, 1997). Lorsque celle-ci est suffisante, il faut opter pour les semelles et radiers et dans un deuxième temps en fonction du tassement admissible.

D'autres facteurs aussi interviennent tels que la nature de l'ouvrage : Il s'agit de définir l'ouvrage qui est envisagé. Il est prévu un pont, un bâtiment à usage d'habitations ou de bureaux, un bâtiment industriel ou un viaduc etc. La nature du terrain : Connaitre la nature du terrain sur lequel on envisage d'implanter notre structure est très important. Cela consiste à

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faire connaissance du terrain en faisant des études en place (in situ) telles que des sondages, des carottages mais aussi des essais en laboratoires. On parviendra à définir les caractéristiques mécaniques et ou hydrauliques des matériaux composant le terrain.

1.4- Notion de capacité portante et capacité portante admissible

La capacité portante d'un sol est la charge maximale par unité de surface qu'il peut supporter. Au-delà de cette charge, on observe la rupture du sol et l'apparition de surface de glissement dans ce dernier. (Robitaille et Tremblay, 1997).

La mesure de cette performance s'acquiert par des essais à savoir des essais en laboratoire ou par des sondages.

La capacité portante admissible est la contrainte qu'on peut appliquer sur le sol sans qu'il y ait un risque de rupture du sol. Elle est déterminée à partir de la capacité portante nette, en faisant intervenir un coefficient de sécurité.

1.5 - tassements

Après avoir choisi le niveau des fondations, et après avoir vérifié la capacité portante, il est nécessaire de faire un calcul des tassements prévisibles sous les fondations et vérifier que ce tassement est dans les limites admissibles.

Si le tassement est excessif, on doit résoudre ce problème soit en renforçant le sol soit en changeant le type de fondation. Son évaluation se fait soit par les méthodes basées sur les essais de laboratoire tel que l'essai oedométrique ou sur les essais en place comme l'essai pressiométrique Ménard.

Conclusion

Les fondations comme nous les avons définies sont les supports des ouvrages et permettent de transférer leurs charges au sol. L'ingénieur chargé de faire une étude de fondation doit impérativement caractériser le sol en place par le biais d'une bonne reconnaissance géotechnique afin de pouvoir choisir le type de fondation le plus adéquat connaissant la nature de l'ouvrage à construire ainsi que le budget alloué aux travaux de fondations. Dans le cas où les études révèlent un sol de bonne portance en surface, il choisira de faire des fondations superficielles tout en vérifiant les tassements et dans le cas échéant choisir des fondations profondes.

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Chapitre 2.- Généralités sur le projet

Introduction

Dans le cadre de sa politique de développement, le gouvernement du Sénégal ambitionne de positionner le Sénégal sur l'orbite du développement durable. C'est pourquoi dans sa vision globale du développement, l'administration s'engage à se servir de la route mieux que par le passé non seulement comme facteur de création de richesse, mais aussi et surtout comme un patrimoine à préserver, un capital accumulé et un outil de travail collectif qui doit contribuer au relèvement du P.I.B.

2.1 - Contexte du projet

Le gouvernement du Sénégal pour assurer un développement économique et social équilibré de l'ensemble du territoire national a entrepris un programme visant à améliorer le niveau de service global du réseau routier national et assurer la desserte des zones enclavées. Cette nouvelle vision du développement permettra à la route d'accompagner la politique de l'émergence prônée par les autorités Sénégalaises. Dans ces conditions, elle permettra également de situer le poids du Sénégal dans son environnement régional car le niveau d'aménagement reflète l'économie du Pays.

L'Agence des Travaux et Gestion des Routes du Sénégal (AGEROUTE Sénégal), Maitre d'ouvrage Délégué, envisage de réaliser des études pour les travaux d'élargissement de la Route Nationale 2 en 2 x 2 voies section Thiès- Saint Louis-Rosso qui est un maillon important dans la réalisation progressive des grands axes continentaux. Ces corridors sont la route Eurafricaine (Madrid- Tanger - Nouakchott - Dakar), la route Trans-côtière (Dakar- Lagos) et la route Trans-Sahélienne (Dakar- Bamako -Djibouti).

Ce projet d'élargissement de la RN2 s'inscrit également dans le cadre du soutien à la politique d'extension, de rattrapage et de réhabilitation pour la sauvegarde et l'amélioration des standards d'aménagement du réseau routier existant et aussi à la mise en oeuvre du plan Sénégal Emergent.

2.2 - Objectifs du projet

Le projet vise à accroitre l'efficacité des services offerts par le réseau routier afin d'améliorer la compétitivité de l'économie nationale, de réduire la pauvreté et d'appuyer les secteurs de production à travers la réduction des couts de transports.

L'élargissement en 2 x 2 voies de la RN 2 permettra entre autres de/d'

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· Contribuer à la facilitation du transport et le transit dans l'espace CEDEAO;

· Améliorer les conditions de trafic, de confort, et de sécurité;

· Réduire le temps de parcours réduire les couts d'exploitation des véhicules;

· Desservir une grande zone agricole, agro-industrielle et touristique;

· Réduire la pauvreté.

2.3 - Présentation du projet

· Itinéraire et localisation géographique du projet

Le projet d'élargissement de la RN2 concerne le tronçon compris entre Thiès et Rosso.

L'origine du projet se situe à la sortie de Thiès, à la fin de la VCN de Thiès. La fin du projet se trouve à Rosso.

Le long du tracé de la RN 2 (Section Thiès-Rosso), il y'a soixante-deux (62) agglomérations et villages. Les plus importantes agglomérations rencontrées sont : Thiès, Tivaoune, Mékhé, Kébémer, Louga, Rao, Saint-Louis, Rosso.

La traversée de Saint Louis est très longue et pose de sérieux encombrements et des congestions de trafic. La nouvelle voie de contournement de Saint Louis, d'une longueur de 4 Km, récemment construite et mise en service a contribué partiellement à la décongestion du centre-ville. Toutefois, les problèmes d'embouteillages persistent à l'intérieur de la ville de Saint Louis. A cet effet une voie de contournement éloignée du côté Est de la ville est devenue nécessaire. La recherche du tracé de cette voie de contournement de Saint-Louis a été réalisée sur la base de la reconnaissance détaillée du terrain et de l'examen de la cartographie disponible et des images satellitaires récentes. Le tracé dévie vers l'Est et traverse un canal d'irrigation appelé le Ngalam et rejoint la RN2 au niveau du virage situé à la sortie de l'ouvrage sur Ngalam. La réalisation du projet routier s'accompagne en cas de besoin de la réalisation d'ouvrages de franchissement de types ponceau, dalots en béton armé et passages busés métalliques ou en béton armé (tableau 1).

Tableau 1.-Ouvrages projetés sur la RN 2 (Ageroute, 2017)

Numéro Dimensions de l'ouvrage (m*m) Nombre

1	Dalots 1 x 0.90 x 0.60		1	2
Dalots 1 x 1.00 x 0.60	4		3
Dalots 1 x 1.00 x 0.80	1		4
Dalots 1 x 1.00 x 1.00	114		5
Dalots 1 x 1.00 x 2.00	1		6
Dalots 1 x 1.50 x 1.00	24		7
Dalots 1 x 1.50 x 1.50	8		8
Dalots 1 x 2.00 x 1.00	11

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9	Dalots 1 x 2.00 x 1.20		2	10
Dalots 1 x 2.00 x 2.00	3		11
Dalots 1 x 4.00 x 3.00	1		12
Dalots 2 x 1.50 x 1.00	6		13
Dalots 2 x 2.00 x 1.00	4		14
Dalots 2 x 2.00 x 1.50	1		15
Dalots 2 x 2.00 x 2.00	1		16
Dalots 2 x 3.00 x 2.00	1		17
Dalots 4 x 1.50 x 1.50	1		18
Dalots 4 x 2.00 x 2.00	1		19
Dalots 4 x 3.00 x 2.50	1		20
Buses 4 x Ø 800	1		21
Pont cadre 2 x 6.00 x 3.00 au PK 168+311	1		22
Pont cadre 36 x 3.00 x 2.50 au PK 181+334	1

Le lieu d'implantation de l'ouvrage se trouve entre le village de Ndiawdoum et Gandon (figure 5).

Voie de contournement

Ouvrage prévu sur la voie de contournement

Figure 5.- Localisation zone du projet (Google earth)

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· Étude environnementale

Une étude d'impact environnementale et sociale, réalisée conformément à la réglementation en vigueur en république du Sénégal a permis de ressortir les impacts positifs et négatifs de ce projet sur l'environnement immédiat et de proposer des mesures d'atténuations ou de compensation des impacts négatifs et de bonifications des impacts positifs, de proposer un plan de gestion Environnementale et social et un programme de surveillance et de suivi environnementale. Et l'application de ces mesures suppose un engagement de toutes les parties prenantes.

La mission d'étude environnementale et sociale du projet a conclu que tel que conçu, le projet est écologiquement viable, socialement justifié et conforme aux objectifs du PSE (Ageroute, 2017).

2.3.1 - Présentation de l'Ouvrage et Contexte Géologique

Il s'agit d'un pont cadre 36 x3.00 x 2.50 et ce dernier doit enjamber le fleuve.
· Contexte géologique général

Le sous sol sénégalais est caractérisé par une puissa,te couverture sableuse recouvrant une grande partie du territoire du pays. De ce fait, l'affelurement de formations géologiques anciennes est limité face à une dominance de depots récents plio-quaternaires couvrant la plus grande partie du territoire. Au dessous, la zone est étroitement liée au bassin sédimentaire sénégalais, vaste plateau cotier d'origine principalement marine.

· La Géologie locale

Le projet se situe dans la région de Saint Louis précisément entre le village de Ndiawdoum et Gandon. Le climat de la zone nord est la résultante de 3 centres d'action:

· l'anticyclone des açores et les hautes pressions d'Afrique du nord

· l'anticyclone de saint heleine

· la dépression continentale d'origine thermique de l'Afrique de l'ouest.

De Novembre à Mai, la zone est sous l'influence des alizés. L'alizé maritime soufflant sur Saint louis se, caractérise par son humidité. Il n'engendre pas de précipitations.

De Mai à Octobre, les flux issus de l'atlantique sud apportent la mousson qui est un alizé dévié après son passage de l'équateur géographique.

A partir de Juin-Juillet nous avons dans l'hémisphère sud un renforcement de l'anticyclone de saint heleine qui constitue une ceinture continentale avec les hautes pressions de l'océan indien. Les flux issus de l'anticyclone de sainte heleine maintenus au sud de l'équateur géographique sont aspirés vers les zones de basse pression. Ils sont chargés d'humidité à cause de leur parcours océanique. C'est ce vent humide qui est générateur des précipitations notées pendant cette période.

La température moyenne annuelle est de 24° pour une pluviométrie comprise entre 300 et 400 mm de pluie (Faye, 2001).

D'après la carte géologique du Sénégal à l'échelle 1/200.000, Feuilles Saint Louis et Dagana, les formations essentiellement rencontrées datent du Quaternaire dans lequel nous avons : Les formations appartenant à l'Holocène dans lequel nous avons les formations du

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- Subactuel à actuel, : épisode morphoclimatique sec marqué par une recrudescence de la déflation éolienne principalement dans les régions littorales qui provoque, l'ensablement du golfe marin.

- Le Tafolien : Le climat est redevenu semi-aride avec une légère régression -2 à -3m, marqué par des cordons littoraux formés grâce aux apports de la dérive NS s'étirent à

l'ouest de la terrasse du Nouakchottien. C'est le fameux système de dune Jaunes.

- Le Nouakchottien : C'est l'équivalent du Dunkerquien d'Europe occidentale c'est à dire le maximum de la transgression flandrienne.

Lors du maximum transgressif du Nouakchottien, la mer pénètre dans les zones déprimées qui se présentent alors sous forme de golfes largement ouverts sur l'océan. Le cours inférieur du Sénégal est envahi par la mer jusqu'à Boghé avec une sédimentation essentiellement marine (Faye, 2001) relayée par une sédimentation de type lagunaire (Faye, 2001).

Les formations du Pléistocène ; Sables éoliens des ergs éoliens (dunes rouges); Sables des dunes éoliennes remaniés; des poudingues; alluvions et colluvions non différenciés, des sables et limons à Cardium et des Lumachelles.

Sur cette carte, la zone du Projet (Diogoup Peulh) a été localisée et il a été constaté que les formations en place sont margino- littorale : vases, limons et sables laguno marins des slikkes et des schorres et des sables des dunes jaunes.

· Les types de sol

Les sols sont essentiellement composés de vase dont l'épaisseur est très variable d'un endroit à un autre allant de quelques décimètres jusqu'à environ 6 m. Il s'agit d'un milieu complexe et d'un véritable sol sous-marin. Le milieu se caractérise aussi par un excès d'eau.

Conclusion

Nous retenons que ce projet est d'une grande envergure de par son importance dans le développement économique et social du pays. Il permettra surtout, l'amélioration des conditions de circulation entre Rosso (zone frontalière) et Dakar(Capitale), la facilitation de l'écoulement des productions pour réduire les énormes pertes de qualité des produits périssables, la réduction du niveau de pauvreté des populations locales à travers la création d'emplois, le développement d'échanges économiques. Par conséquent sa réalisation s'avère souhaitable même si dans certains zones les travaux seront difficiles du fait du contexte géologique et géotechnique mais aussi du contexte social. Dans la zone d'implantation de l'ouvrage d'art les sols sont vaseux ce qui entraine un problème de portance, en plus de la présence d'eau d'où la nécessité d'une étude d'ingénierie géotechnique très sérieuse pour résoudre ce problème. Dans la suite nous traiterons un chapitre sur les essais qui ont été exécutés dans le but de caractériser le sol.

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2ème Partie

Etudes techniques du projet

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Chapitre 3. - Travaux de terrain et essais de laboratoire

Introduction

Les études géotechniques en vue de caractériser un sol débutent par une reconnaissance de site à travers des essais in situ et des essais au laboratoire.

Pour réaliser un dimensionnement, le concepteur doit disposer d'un ensemble d'informations sur le terrain de manière à proposer la solution technique la plus adéquate pour l'ouvrage projeté.

Les résultats des essais réalisés en laboratoire sur les échantillons issus des forages sont abondamment utilisés dans la conception des fondations d'ouvrages. Cependant, il existe plusieurs méthodes de calcul qui s'appuient sur les résultats d'essais effectués directement sur le site du projet, garantissant ainsi que la conception tiendra compte des conditions naturelles de compacités, de saturation et de pression (Robitaille et Tremblay, 1997).

Dans cette présente étude, il a été réalisé deux sondages carottés, deux essais pressiométriques et des essais de laboratoire dont la résistance au cisaillement direct, l'essai teneur en eau, la granulométrie, essai de compressibilité à l'oedomètre, valeur au bleu de méthylène du sol et les limites d'Atterberg. En outre des essais chimiques ont été réalisés vu le contexte de la zone du projet.

3.1 Méthodologie de l'étude

Pour toute l'étude, les normes utilisées pour la réalisation des essais sont toutes des Normes Françaises (NF) ou européennes (EN):

- Essai pressiométrique : NF P94-110

- Essai SPT: NF P94-116

- Analyse granulométrique par tamisage : NF P94-056

- Limites d`Atterberg : NF P 94-051

- Mesure de la Teneur en Eau : NF P 94-050

- Cisaillement rectiligne direct : NF P 94-071

- Essai oedométrique : XP P94-090-1

- Équivalent de sable :

L'interprétation des résultats des essais et les exploitations seront faites sur la base des normes spécifiques de chaque essai, des DTU et des documents techniques en vigueur. Les documents suivants serviront aussi de références :

· Norme NF EN ISO 14688-1: Dénomination, description et classification des sols

· Norme XP P 94-011: Description, identification et dénomination des sols

· Eurocode 7: Calcul géotechnique - Partie 1: Règles générales

· Eurocode 7: Calcul géotechnique - Partie 2: Reconnaissance des terrains et essais

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· Règles d'utilisation des techniques pressiométriques et d'exploitation des résultats obtenus pour le calcul des fondations - Notice générale D60.

3.1.1 Implantation des points de sondages

Dans cette présente étude, il a été réalisé 2 sondages carottés couplés à des essais SPT (Standard Pénétration Test) avec prélèvement d'échantillon et deux essais pressiométriques sur le site (figure 6 et figure 7).

Figure 6. - Implantation des points de sondages

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Figure 7.- Mise en place de la sondeuse au niveau du point de sondage Pour mener à bien cette étude, il a été mis en place les moyens techniques suivants :

· Une voiture Pick up 4x4;

· Un camion remorquage;

· Une sondeuse TP - D50 TECOINSA multifonctions;

· Un pressiomètre autocontrôlé GEOPAC+GEOBOX avec accessoires et consommables;

· Un équipement complet de sondage;

· Un laboratoire d'essais;

Et le personnel composé de :

· Un (1) ingénieur génie civil - géotechnicien, chargé de projet;

· Un (1) ingénieur géotechnicien, Responsable des opérations ;

· Un (1) technicien laborantin;

· Deux (02) aides laborantin;

· Un (02) sondeurs spécialisés;

· Deux (02) aides sondeurs;

· Deux (02) manoeuvres;

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3.1.2 -Travaux de terrain

3.1.2.1 Sondages carottés / essais SPT

Au total, deux (02) sondages ont été réalisés sur site. Les carottages ont permis de dresser la lithologie du sol et de faire des prélèvements d'échantillons sur chaque couche.

L'essai Standard Pénétration Test (SPT) consiste à enfoncer dans le terrain, par battage, un carottier fendu, de conception et de dimensions normalisées, à l'intérieur d'un forage préalablement réalisé à l'aide d'une foreuse rotative équipée d'un tricône à dents. Les forages ont été exécutés par rotation et lavage (figure 8).

Figure 8. -Exécution d'un sondage carotté (Technosol, 2017)

L'opération s'effectue par passes successives de 45 cm de pénétration du carottier, à l'aide d'un marteau pesant 64 Kg et tombant en chute libre d'une hauteur de 76 cm sur la tête d'un train de tiges. Le nombre de coups pour chaque enfoncement de 15 cm est mesuré ; la valeur SPT (indice N) est le nombre de coups qui enfoncent les 300 derniers millimètres du carottier. Cet indice permet l'estimation de la compacité ou de la consistance des sols traversés. Les essais de pénétration standard ont été réalisés à l'aide d'un marteau automatique. Cet essai, réalisé conformément à la norme française NF P 94-116, permet d'une part, de tracer le profil de pénétration (indice SPT en fonction de la profondeur) et, d'autre part, de fournir des informations sur la nature du sol et de prélever des échantillons de sol intact destinés à des d'essais en laboratoire. Les échantillons recueillis par le carottier prendront place dans des caisses à carottes dès leur remontée à la surface (figure 9). Les échantillons intacts destinés aux essais de laboratoire seront enveloppés (paraffinés) pour éviter une altération pendant le transport.

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Figure 9.-Echantillon récupéré au niveau du carottier fendu SPT
(Technosol, 2017)

3.1.2.2 -Essais pressiométriques

L'essai consiste à mesurer la pression requise pour provoquer la dilatation d'une sonde cylindrique à l'intérieur d'un trou de forage. Comme la sonde est confinée latéralement, l'essai fait appel aux mécanismes de résistances du sol en présence de contraintes horizontales résultants habituellement de sollicitations verticales. Puisque ces principes correspondent aux mécanismes réels de cheminement des contraintes dans le sol, les résultats des essais pressiométriques peuvent être utilisés pour le dimensionnement des fondations et le calcul des tassements (Robitaille et Tremblay, 1997).

Deux (02) essais pressiométriques descendus jusqu'à la côte -30 mm/TN avec un essai tous les 1,00 mètres ont été effectués. Les sondages ont été exécutés suivant la norme NF P 94-110 et le matériel utilisé est un pressiomètre automatique et autocontrôlé GEOPAC+GEOBOX du constructeur APAGEO.

Après l'exécution d'un forage bien calibré, la sonde cylindrique dilatable est introduite et reliée à un contrôleur automatique de pression volume qui permet d'injecter sous une pression donnée à l'aide d'un gaz comprimé une quantité de liquide entre le noyau métallique et la membrane déformante (figure 10). L'application d'une pression croissante permet d'exercer sur les parois du forage un champ de contrainte cylindrique. La variation du niveau du liquide dans le contrôleur pression-volume mesure donc le champ de déformation correspondant en fonction des pressions et du temps.

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L'exploitation des résultats de ces essais permet d'obtenir les diagrammes donnant les modules Menard (EM) des terrains traversés et les pressions limites (Pl) et de fluage (Pf) en fonction de la profondeur.

Figure 10. -Réalisation d'un essai pressiométrique avec un Geopac +Geobox
(Technosol, 2017)

3.2.- Résultats des essais in situ

3.2.1- Résultats essais SPT / carottages

Les sondages carottés SC 1 et SC 2 ont permis de dresser les logs stratigraphiques (Figures 11 et 13) suivants et les essais SPT quant à eux ont permis de décrire la consistance de sols rencontrés (Tableaux 2 et 3).

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.

Figure 11.- Coupe lithologique sondage carotté 1

Le niveau hydrostatique de la nappe a été relevé à 1,60 mètre de profondeur par rapport au TN en date du 10 juin 2017 mais ce niveau est susceptible de fluctuer en fonction des conditions climatiques, pluviométriques et de la marée. Seul un suivi à long terme sur plusieurs piézomètres permettrait de se prononcer avec certitude sur le niveau réel de la nappe et de ses éventuelles variations.

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Tableau 2. -Résultats des essais SPT 1

Sondage	Profondeur (m)	N0	N1	N2	NSPT	ID (%)		Consistance	SPT 1
0,0-0,45	4	4	5	9	35-65	Moyennement dense
	3	2	1	3	15-35	Lâche
	1	1	1	2	0-15	Très lâche
	0	0	1	1	0-15	Très lâche
	1	1	1	2	0-15	Très lâche
	1	1	1	2	0-15	Très lâche
	1	1	0	1	0-15	Très lâche
	1	0	0	0	0-15	Très lâche
	1	1	0	1	0-15	Très lâche
	0	0	1	1	0-15	Très lâche
	0	0	2	2	0-15	Très lâche
	20	10	9	19	35-65	Moyennement dense
	10	16	19	35	65-85	Dense
	13	23	29	52	85-100	Très dense
	3	8	11	19	35-65	Moyennement dense
	3	3	4	7	15-35	Lâche
	2	2	6	8	-	Raide
	11	14	21	35	65-85	Dense
	9	12	19	31	65-85	Dense
	8	11	14	25	65-85	Dense
	6	9	13	22	35-65	Moyennement dense
	11	8	13	21	35-65	Moyennement dense
	11	13	14	27	65-85	Dense
	14	16	16	32	65-85	Dense
	10	15	17	32	65-85	Dense
	13	18	21	39	65-85	Dense
	18	23	26	49	85-100	Très dense

La valeur de ???????? obtenue est représentée en fonction de la profondeur sur un graphique (figures 12 et 14).

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PROFONDEUR (M)

21

23

25

27

29

11

13

15

17

19

3

5

7

9

1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Masse du mouton (kg): 64 Hauteur de chute (m): 0,76

NSPT

SPT1

Figure 12. - Variation de N_SPT 1 en fonction de la profondeur.

Les résultats obtenus des essais SPT 1 montrent la présence de sols sableux très lâches en surface jusqu'à la profondeur de 11 m par rapport au terrain naturel avec 0 <N< 3, mais aussi la présence de sol argileux raide et les couches de sable deviennent moyennement denses à très denses à partir de 12 m avec 19 <N< 52.

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Figure 13. - Coupe lithologique sondage carotté 2

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Le niveau hydrostatique de la nappe a été relevé à 0,30 mètres de profondeur en date du 15 juin 2017 par rapport au TN mais ce niveau est susceptible de fluctuer en fonction des conditions climatiques, pluviométriques et des marées.

Tableau 3. -Résultats des essais SPT 2.

Sondage	Profondeur (m)	N0	N1	N2	NSPT	ID (%)		Consistance	SPT 2
0,0-0,45	1	2	1	3	35-65	Moyennement dense
	0	0	0	0	-	Molle
	0	0	0	0	-	Molle
	0	0	0	0	-	Molle
	0	0	0	0	-	Molle
	0	0	0	0	-	Molle
	0	0	1	1	0-15	Très lâche
	0	0	1	1	0-15	Très lâche
	0	0	0	0	0-15	Très lâche
	19	32	10	42	85-100	Très dense
	2	4	9	13	35-65	Moyennement dense
	1	7	14	21	35-65	Moyennement dense
	2	6	16	22	35-65	Moyennement dense
	5	7	14	21	-	Très raide
	6	8	12	20	-	Très raide
	6	14	28	42	85-100	Très dense
	19	24	17	41	85-100	Très dense
	12	26	20	46	85-100	Très dense
	6	13	19	32	65-85	Dense
	13	18	20	38	65-85	Dense
	9	15	22	37	65-85	Dense
	15	25	29	54	85-100	Très dense
	13	18	20	38	65-85	Dense
	13	20	28	48	85-100	Très dense
	15	25	29	54	85-100	Très dense
	13	18	21	39	65-85	Dense
	18	23	26	49	85-100	Très dense

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NSPT

SPT2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Masse du mouton (kg): 64 Hauteur de chute (m): 0,76

0

1

PROFONDEUR (M)

2

3

4

5

6

7

8

9

10

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13

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18

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29

30

Figure 14.- Variation de N_SPT 2 en fonction de la profondeur

Le sondage carotté S couplé avec l'essai SPT révèle la présence de sols vaseux et argileux molles sur une épaisseur d'environ 5m suivi de couches sableux très lâches jusqu'à la profondeur de 10 m avec 0 < N < 1. A partir de 10 m apparaissent les couches sableuses moyennement denses à très denses avec 13 < N < 54.

Pour résumer, les caractéristiques des formations traversées sont les suivantes : 0 < ????????= 54. Ces résultats montrent que les différentes formations traversées sont très lâches à très denses pour les sables et limons, très raides pour les sols cohérents et molles pour les sols vaseux.

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De ce fait, en se basant uniquement sur ces résultats il serait difficile voire même impossible de construire un ouvrage en utilisant des fondations superficielles sans pour autant prendre des précautions (traitement) ou voir même aller en profondeur pour avoir la meilleure portance. Pour vérifier cette théorie nous allons voir dans les tableaux qui suivent les résultats des essais pressiométriques effectués sur le terrain.

3.2.2- Résultats des essais pressiométriques

Les caractéristiques pressiométriques obtenus pour les deux essais pressiométriques SP1 et SP2 sont ainsi représentés (tableaux 4 et 5).

Tableau 4. -Caractéristiques pressiométriques obtenues au SP1

Profondeur (m)	Pression de fluage Pf (MPa)	Pression limite Pl (MPa)	Module pressiométrique EM (MPa)		EM/Pl	1.00
0.02	0.02	0.4	20		2.00
0.06	0.06	0.8	13.3		3.00
0.11	0.11	0.9	8.2		4.00
0.09	0.13	1.3	10.0		5.00
0.20	0.20	1.4	7.0		6.00
0.26	0.26	1.9	7.3		7.00
0.22	0.22	3.6	16.4		8.00
0.44	0.44	5.9	13.4		9.00
0.33	0.33	6.0	18.2		10.00
0.40	0.40	8.9	22.3		11.00
0.54	0.54	7.2	13.3		12.00
0.46	0.46	9.4	20.4		13.00
1.08	1.18	12.9	10.9		14.00
0.41	0.41	9.5	23.2		15.00
0.40	0.48	6.5	13.5		16.00
0.56	0.56	14.5	25.9		17.00
0.55	0.75	13.9	18.5		18.00
0.91	0.91	35.0	38.5		19.00
1.20	1.20	43.1	35.9		20.00
1.26	1.35	45.1	33.4		21.00
1.44	1.44	47.0	32.6		22.00
1.05	1.45	37.1	25.6		23.00
0.71	1.00	14.6	14.6		24.00
0.83	0.97	16.2	16.7

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UFR SI

25.00	0.87	1.16	22.5		19.4	26.00
0.95	1.88	17.5	9.7

Tableau 5. -Caractéristiques pressiométriques obtenues au SP2

Profondeur (m)	Pression de fluage Pf (MPa)	Pression limite Pl (MPa)	Module pressiométrique EM (MPa)		EM/Pl	1.00
0.01	0.01	0.3	30.0		2.00
0.10	0.10	0.6	6.0		3.00
0.02	0.01	0.4	40.0		4.00
0.12	0.12	0.9	7.5		5.00
0.16	0.18	1.3	7.2		6.00
0.07	0.10	0.5	5.0		7.00
0.11	0.11	1.2	10.9		8.00
0.24	0.24	4.3	17.9		11.00
0.10	0.11	0.5	4.5		14.00
1.50	2.43	15.1	6.2		15.00
1.43	1.70	13.8	8.1		16.00
1.89	2.33	16.5	7.1		17.00
0.71	0.86	7.5	8.7		18.00
1.30	2.16	8.9	4.1		19.00
1.50	2.19	11.1	5.1		20.00
1.85	2.41	11.6	4.8		21.00
2.11	2.11	48.8	23.1		22.00
1.72	1.28	10.7	8.4		23.00
0.34	0.70	8.8	12.6		24.00
0.39	0.79	20.0	25.3		25.00
1.46	1.46	15.9	10.9

Au niveau de l'essai pressiométrique, deux paramètres sont très essentiels : la pression limite et le module Ménard, ainsi il est recommandé de représenter leur variation en fonction de la profondeur (figures 15 et 16).

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^u

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^0.023 ^0.114 ^0.127 ^0.26 ^1

^0.0643 ^0.196 ^0.222 ^0.442 ^0.328 ^0.399 ^0.536 ^0.464 ^0.406 ^0.477 ^0.557 ^1.18 ^0.749 ^0.905 ^1.2 ^1.35 ^1.44 ^1.45 ^0.968 ^1.16

^Pression limite ^Pl (Mpa) ^-1 1 3 5 7 9 ^1.88

^Module Ménard ^(MPa) ^0.1 1 10 100 1000

^0.421

^0.751 ^0.898

^1.34 ^1.39 ^1.94

^3.57

^5.87 ^6.02

^35

^8.9 ^7.2

^9.37

^43.1 ^45.1 ^47

^6.55

^12.9 ^9.54 ^14.6

^16.2

^37.1

^14.5 ^13.9

^22.5 ^17.5

Figure 15. - Variation des paramètres pressiométriques avec la profondeur (SP1)

36

^0.1 1 10 ^Pa) 100 1000

^Pression limite ^-1 1 ^P3Mea) 7 9

^0.36

^0.619 ^0.637

^0.104 ^0.125 ^0.112

^0.0165 ^0.0428 ^0.179 ^0.0965 ^0.239 ^0.298 ^0.701 ^1.7 ^0.855 ^1.28 ^0.787 ^1.46

^2.43 ^2.33 ^2.16 ^2.19 ^2.41 ^2.11

^0.521

^0.923 ^1.29

^1.2

^4.31

^Module Ménard

^11.2

^15.1 ^13.8

^7.52

^8.87

^16.5

^11.1 ^11.6

^48.8

^10.7 ^8.82 ^20

^15.9

Figure 16. - Variation des paramètres pressiométriques avec la profondeur (SP2)

Les pressions limites obtenus sont de l'ordre de 0.01 à 2.43 MPa et les modules pressiométriques 0.3 < EM < 48.8 MPa.

En s'appuyant sur le tableau donné par le Fascicule 62 titre V, nous allons identifier la consistance des sols à travers leurs valeurs de pression limite (tableau 6).

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Tableau 6. -Définition des catégories conventionnelles des sols (Magnan, 1997)

	Classe de sol		Pl (MPa)	Argiles, Limons
A - Argiles et limons mous	< 0.7
B - Argiles et limons fermes	1.2 à 2.0
C - Argiles et limons fermes à dures	> 2.5		Sables, Graves
A - lâches	< 0.5
B - moyennement compacts	1.0 à 2.0
C - Compacts	> 2.5		Craies
A - molles	< 0.7
B - Altérées	1.0 à 2.5
C -Compactes	> 3.0		Marnes et
A - Tendres	1.5 à 4.0		Marno-calcaires
B - Compactes	> 4.5		Roches
A - Altérées	2.5 à 4.0
B - Fragmentées	> 4.5

Au niveau de L'essai pressiométrique 1 nous avons pour une profondeur de 0 - 12 m une moyenne de Pl égale à 0.264 MPa pour des sables argileux et limoneux et par analogie à la tableau 7, les sols rencontrés sont des sables de classe A : Lâches (Pl < 0.5 MPa).

Au-delà des 12 premiers mètres, les sols sableux sont moyennement compacts et les sols argileux et limoneux sont fermes avec une pression limite moyenne de 1.052 MPa.

Au niveau du deuxième point de l'essai pressiométrique il a été observé de 0 m - 11 m : une pression limite moyenne 0.108 MPa ce qui correspond à des limons et des vases mous et du sable lâche.

A partir de 14 m l'argile retrouvé à cette profondeur est ferme, et repose sur un sol sableux avec une moyenne pressiométrique de 1.635 MPa correspondant à du sable moyennement compact.

Les résultats issus des essais pressiométriques sont en phase avec ceux issus de l'essai SPT.

3.3- Essais de laboratoire

3.3.1- Essais physiques et mécaniques sur échantillons de sol

Ces essais ont permis de caractériser les formations rencontrées lors de la reconnaissance géotechnique. Les essais ci-après ont été effectués sur les échantillons de sols issus de ces investigations :

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· Teneur en eau naturelle

· Densité humide

· Densité sèche

· Limites Atterberg

· Analyse granulométrique

· Poids spécifique des grains

· Cisaillement rectiligne direct

· Essai à l'oedomètre

· Valeur au bleu de méthylène

Les essais ont été réalisés conformément aux normes françaises et européennes.

· Teneur en eau naturelle NF P 94-050

Il s'agit de déterminer la proportion pondérale de l'eau contenue dans un échantillon de sol.

- On détermine la teneur en eau w par la formule :

: masse de l'eau

: masse du matériau à l'état sec après passage à l'étuve.

· Masse volumique humide

La masse volumique humide d'un échantillon de sol est le rapport de la masse de l'échantillon humide sur le volume. L'essai est décrit par la norme NF P 94-054.

· Analyse granulométrique par tamisage NF P 94-056

L'essai consiste à séparer les grains agglomérés d'une masse connue de matériau par brassage sous l'eau, à fractionner cet échantillon, une fois séché, au moyen d'une série de tamis normalisés et à peser successivement le refus sur chaque tamis. La masse des refus est cumulée et rapportée à la masse totale de l'échantillon soumis à l'essai. La courbe granulométrique est semi logarithmique et tracée, avec en abscisses, les diamètres des tamis et en ordonnées, les pourcentages des passants cumulés.

· Les limites d'Atterberg NF P 94-051

L'essai s'applique aux matériaux dont les éléments passent à travers le tamis de dimension nominale d'ouverture de maille 0.400 mm.

L'essai s'effectue en deux phases :

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· Recherche de la teneur en eau pour laquelle une rainure pratiquée dans un sol placé dans une coupelle de caractéristiques imposées se ferme lorsque la coupelle et son contenu sont soumis à des chocs répétés.

· Recherche de la teneur en eau pour laquelle un rouleau de sol, de dimension fixée est confectionné manuellement, se fissure.

Les deux paramètres essentiels qui sont déterminés sont la limite de liquidité ???? et l'indice de plasticité IP.

· Valeur de bleu de Méthylène d'un sol NF P 94-068

L'essai consiste à mesurer par dosage la quantité de bleu de méthylène pouvant être adsorbée par le matériau mis en suspension dans l'eau.

La valeur du bleu du sol est directement liée à la surface spécifique des particules constituants le sol.

· Essai de cisaillement rectiligne NF P 94-071-1

Cet essai est décrit par la norme NF P94-071-1 permet de déterminer les caractéristiques mécaniques de résistance au cisaillement d'un échantillon de sol (c et ö). c est la cohésion et ö l'angle de frottement interne du sol. La résistance au cisaillement d'un sol est définie comme étant la contrainte de cisaillement dans le plan de rupture.

· Masse volumique spécifique NF P 94-054

La masse volumique des particules solides d'un sol est le rapport de la masse de ces particules solides sur leur volume.

· Essai à l'oedomètre XP P 94-090-1

L'essai s'effectue sur une éprouvette de matériau placée dans une enceinte cylindrique rigide (oedomètre). Un dispositif applique sur cette éprouvette un effort axial vertical, l'éprouvette étant drainée en haut et en bas et maintenue saturée pendant l'essai. La charge est appliquée par paliers suivant un programme bien défini et les variations de hauteur de l'éprouvette sont mesurées durant l'essai en fonction de la durée d'application de la charge.

3.3.2- Résultats des essais de laboratoire

Les résultats des essais de laboratoire sont donnés sous forme de tableaux récapitulatifs illustrant les résultats des essais d'identification (tableaux 7 et 9), ceux des essais mécaniques (tableaux 8 et 10) et les résultats des essais chimiques sur l'eau (tableau 11).

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Tableau 7. -Résultats des essais d'identification au SC1/SPT1

Sondages	Profondeur (m)	Teneur en Eau (%)	Poids Spécifique ???	% <5 mm	% <2mm	% <0.08 mm		Identification
SC1/SPT1	0,0 m -1,0m	15,44	28,05	100	100	38,2	8,6	Sable argileux brunâtre peu plastique
	1,0 m -2,0m	24,44	28,73	100	100	19,8	6,1	Sable vaseux grisâtre
	6 ,0 m -9,0m	20,27	25,00	100	100	3,8	-	Sable limoneux gris-noir
	9 ,0 m -13,0m	13,40	24,58	91,2	60,4	10,4	-	Sable grossier à fin brunâtre + concrétions Calcaires
	13 ,0 m -14,0m	7,93	26,00	76,4	71,8	8,4	-	Sable blanc coquillier + concrétions Calcaires
	15 ,0 m -17,0m	20.17	27,00	100	94,8	17,6	6,4	Sable argileux bariolé + concrétions Calcaires
	17 ,0 m -18,0m	15,16	24,00	100	100	47,8	20,86	Argile grisâtre moyennement Plastique
	22,0 m -25,0m	12,74	25,53	100	100	38,2	14,83	Limon argileux peu plastique

Tableau 8. -Résultats des essais mécaniques SC1-SPT1 (Cisaillement-OEdométrie)

Sondage	Profondeur (m)	Cisaillement		OEdométrie
		c (KPa)	? (°)	Cc ?'p (KPa)
SC1- SPT1	0,0 - 1,0 m	17,08	24,06
	1,0 - 2,0 m	8,94	28,32
	6,0 - 9,0 m	2,34	24,65
	9,0 - 13,0 m	4,18	25,8

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	13,0 - 14,0 m	2,15	26,23
	15,0 - 17,0 m	8,02	28,87
	17,0 - 18,0 m	21,57	26,23	0,08	75
	22,0 - 25,0 m	18,03	23,77

Tableau 9. -Résultats des essais d'identification- S-SPT2

Sondages	Profondeur (m)	Teneur en Eau (%)	Poids Spécifique	% <5 mm	% <2mm	% <0.08 mm		Identification
S/SPT2	0,0 m -1,0m	21,05	28	100	100	40	13	Sable argileux brunâtre peu plastique
	3,0 m -7,0m	38,77	24,25	100	100	21,4	15,5	Vase limono-argileux grisâtre
	13 ,0 m-15,0m	18,5	25	95,2	100	58,8	31,1	Argile verdâtre plastique + concrétions Calcaires
	15 ,0 m-17,0m	16,3	26	100	60,4	27,6	21,4	Sable argileux Coquiller moyen nement plastique
	18,0 m -25,0m	17,6	27,04	100	78,5	7,5	-	Sable fin bariolé

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Tableau 10. -Résultats des essais mécaniques S-SPT2 (Cisaillement- OEdométrie)

Sondage	Profondeur (m)	Cisaillement		OEdomètre
		c (KPa)	? (°)	Cc	?'p (KPa)
S- SPT2	0,0 - 1,0 m	18,05	25,56
	3,0 - 7,0 m	11,28	31,63
	13,0 - 15,0 m	22,52	26	0,14	250
	15,0 - 17,0 m	19,93	32,89
	18,0 - 25,0 m	1,45	24,36

Tableau 11. - Essais chimiques sur eaux de fleuve et de nappe

Paramètres	Eau de fleuve	Eau de nappe
pH	7,03	6,79
Magnésium (mg/l)	7,3	277
Ammonium (mg/l)	1,7	6,9
Chlorure (mg/l)	32	2176
Sulfate (mg/l)	5	510

Conclusion

Les travaux de terrain et essais de laboratoire constituent une phase indispensable pour la caractérisation du sol support du futur ouvrage car c'est à partir de ces résultats que doivent se baser l'ingénieur pour le prédimensionnement des fondations et ces résultats représentent la description de manière précise du sol.

Dans notre projet le sol est superficiellement composé de vases et de sables limoneux de caractéristiques de portance très faible reposant sur des sables mélangés à des concrétions de calcaires de caractéristiques de portance moyennes à bonnes.

Ainsi le chapitre suivant traitera spécialement de l'étude des fondations.

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Chapitre 4. - Etudes de fondation

Introduction

Dans ce chapitre, nous allons faire le choix du type de fondation par rapport à l'ouvrage projeté en considérant les résultats issus des travaux de terrain.

Nous savons d'après les résultats issus des travaux de terrain que le sol en surface est mou donc nous allons vérifier en premier lieu sa capacité portante comme fondation superficielle et si cette dernière est insuffisante nous utiliserons des fondations profondes.

Nous essayerons de déterminer suivant le type de fondation, la capacité portante et le tassement admissible.

4.1- Hypothèses

Les calculs de fondation sont effectués manuellement et avec le logiciel GEOFOND sur la base des résultats obtenus à l'issue des essais pressiométriques et de laboratoire dans le sens du dimensionnement des fondations suivant la méthode des DTU13.12 et DTU 13.2 et les règlements du Fascicule 62-V.

Le calcul de la contrainte admissible et du tassement sera donc effectué suivant la méthode pressiométrique.

4.2 - Calcul de la capacité portante et du tassement admissible à partir des essais pressiométriques

4.2.1 - Présentation du logiciel Geofond

Le logiciel GEOFOND est un logiciel de dimensionnement des fondations qui s'articule autour de deux modules de calculs : le module fondations superficielles et le module fondations profondes.

GEOFOND Fondations Superficielles : Ce logiciel permet de calculer la capacité portante et les tassements de fondations superficielles, semelles ou remblais par différentes méthodes : celles du Fascicule 62, du DTU.12, de la norme d'application française NF P 94 261, mais aussi les méthodes de Terzaghi & Peck, Peck & Bazaraa, Burland, Schmertmann, Meyerhoff... Le choix de ces méthodes est fonction du calcul à effectuer et du type d'essais à disposition : pressiomètre, pénétromètre statique ou dynamique, SPT, ou les paramètres mécaniques C, ö et E.

GEOFOND Fondations Profondes : Le logiciel GEOFOND permet également de calculer la capacité portante de fondations profondes en laissant le choix à l'utilisateur parmi les référentiels existants : le Fascicule 62 titre V, le DTU 13.2 et les normes d'application française de l'Eurocode 7, en l'occurrence la norme NF P 94.262. Les tassements sont calculés par la méthode de Frank & Zhao, en fonction du type d'essais à disposition : pressiomètre ou pénétromètre statique.

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GEOFOND est un outil pour calculer les contraintes d'un objet simple en application de méthodes de calcul définies. Cependant l'objet est choisi par l'ingénieur qui retient quelques caractéristiques mécaniques et géométriques et envisage certains phénomènes physiques.

4.2.2 - calcul de la capacité portante par la méthode pressiométrique

Le calcul de la contrainte admissible se fait à partir des résultats des essais pressiométriques. Cependant il faut calculer d'abord la pression limite nette du sol définie par les résultats des essais en place. La notion de pression limite équivalente ou de résistance de pointe équivalente a pour objet de caractériser le sol participant à la résistance sous la base d'une fondation par un paramètre de calcul unique, représentatif des caractéristiques moyennes des sols intéressés. Si l'on se trouve dans une couche de sol homogène, celle-ci s'estime à une profondeur égale à D

+ B et pour une couche de sol hétérogène, elle s'estime à une profondeur égale à D + 1,5 B

(figure 18).

Pour une semelle sous charge verticale centrée de largeur B, de longueur Let d'encastrement D, nous avons :

=

. .

: capacité portante ultime

: contrainte totale verticale au niveau de la base de la fondation

Kp : facteur de portance dépendant de la nature du sol, des dimensions de la fondation et de son encastrement (figure 17)

: pression limite nette équivalente ;

Figure 17. -Détermination de la valeur de Kp (Frank, 1999)

45

Figure 18. - Détermination de la valeur de Ple* (Frank, 1999)

La capacité portante admissible sera déterminé par la formule suivante :

= ( . ) +

FS = Facteur de sécurité, pris égal à 3 en général :

Remarque : la méthode pressiométrique est une approche en contraintes totales. Si la base de

la fondation est immergée, il n'y a pas lieu de tenir compte de la poussée d'Archimède.

_B0

4 .2. 3 - Evaluation des tassements par la méthode pressiométrique

Un tassement est un déplacement vertical descendant d'un ouvrage. A partir de l'essai

pressiométrique le tassement final d'une fondation est défini comme étant la somme de deux

termes :

Sc : tassement volumique ou de consolidation

Sd : tassement déviatorique

? ?

2 ??

?? _d .

? _{B 0} ?

= +

= ( - ) .

. .

=

= 0.6 m ;

ó : taux de travail du sol

_B

_a

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, coefficients de forme fonction du rapport (tableau 12).

Tableau 12. - Valeurs coefficients de formes (DTU 13.12, 1988)

	1		2	3	5	20
	Cercle	Carré
	1	1.10	1.20	1.30	1.40	1.50
	1	1.12	1.53	1.78	2.14	2.65

á : coefficient rhéologique dépendant de la nature du sol (tableaux 13 et 14) ;

Tableau 13. - Valeurs du coefficient rhéologique á pour les sols (Magnan, 1997)

Type	Tourbe	Argile		Limon		Sable		Sable et Gravier
	á		á		á		á		á
Surconsolidé très serré	-	> 16	1	> 14	2/3	> 12	1/2	> 10	1/3
Normalement consolidé Normalement serré	1	9-16	2/3	8-14	1/2	7-12	1/3	6-10	1/4
Surconsolidé altéré Remanié ou lâche	-	7-9	1/2	5-8	1/2	5-7	1/3		-

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Tableau 14. - Valeurs du coefficient rhéologique á pour les roches (Magnan, 1997)

_{0. 8 5 .E2.}

2. 5 .E6, 8

_{2. 5E9, 1 6}

Roche
Type	á
Très peu fracturé	2/3
Normal	1/2
Très fracturé 1	1/3
Très altéré	2/3

Les modules et sont déterminés de la manière suivante :

La valeur de utilisé pour le calcul de est celle du module pressiométrique de la
première couche après avoir découpé le sol en couches successives d'épaisseur B/2 et numérotés de 1 à 16.

_{0. 8 5 .E2.}

_{2. 5 .E6,8}

_{E i ,j}

La valeur de utilisée pour le calcul de est donnée par la formule ci-après :

_E

= +		+ +		+	1

Si les valeurs de à ne sont pas connues, mais considérées supérieures aux valeurs sus

jacentes, se calcule comme suit :

_{0. 8 5}

3	= +	1	+ +	1

Et si les valeurs de à ne sont pas connues, mais considérées supérieures aux valeurs

sus jacentes, se calcule comme suit :

= +	1			+
.E2		.

est la moyenne harmonique des modules mesurés dans les tranches i à j (figure 19).

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Figure 19. -détermination des valeurs de Ec et Ed (Frank, 1999)

4.3 - Résultats de calcul de la capacité portante admissible et des tassements

En utilisant la méthode pressiométrique, avec une semelle isolée de forme carré, de côté variant, à différentes profondeurs d'encastrement, il a été obtenu des capacités portantes admissibles sensiblement différents pour la méthode manuelle et avec Geofond (tableaux 15 et 16).

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Tableau 15.- Résultats calcul de la capacité portante admissible avec la méthode

pressiométrique

Calcul Manuel			Geofond
D	B	(Mpa) à ELS	D	B	(Mpa) à ELS
1	1.5	0.012	1	1.5	0.010
2	2	0.027	2	2	0.017
3	3	0.040	3	3	0.0239

Tableau 16.- Résultats calcul avec Geofond des tassements admissibles (méthode
pressiométrique)

D	B	???? (cm)
1	1.5	0.161
2	2	0.292
3	3	0.571

La capacité portante admissible pour les couches de surface est très faible (1 à 2 ) par

rapport aux contraintes qu'apporteraient l'ouvrage projeté (5 à 6 ) et vu

l'environnement du site, les fondations profondes avec pieu seraient mieux indiquées.

Dans la suite nous déterminerons la capacité portante des pieux suivant l'ancrage et le diamètre du pieu.

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4.4 - Calcul de la capacité portante des pieux par la méthode pressiométrique 4.4.1 - Pieu soumis à une charge verticale

4.4.1.1 Détermination de la charge limite d'un pieu isolé

En général les fondations profondes traversent des couches superficielles de caractéristiques mécaniques moins bonnes pour s'ancrer dans un horizon présentant des caractéristiques mécaniques favorables, appelés couche d'ancrage.

La charge limite d'un pieu Qu est obtenue en additionnant la charge limite de pointe Qp correspondant au poinçonnement du sol sous la base du pieu et la charge limite Qs mobilisée par frottement latéral entre le fut du pieu et le sol, c'est-à-dire :

= +

La charge limite de pointe est donnée par la formule suivante :

=

. .

: est le coefficient réducteur de l'effort de pointe pris égal à 1 dans le cas d'un pieu à

section pleine ou les pieux tubulaires fermés ; : l'aire de la section droite du pieu ;

: résistance limite de pointe ;

est déterminé d'après la méthode pressiométrique par la formule générale suivante :

=

.

Kp est le facteur de portance dépendant de la nature du sol et du mode de mise en oeuvre du pieu (tableau 17).

Les valeurs de Kp peuvent varier selon les auteurs et les réglementations

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Tableau 17.- Valeur de Kp selon le fascicule 62 (Hubert et Philipponnat, 1979)

- _b

_{z) .dz}

Nature des terrains		Eléments mis en oeuvre sans refoulement du sol	Eléments mis en oeuvre avec refoulement du sol
Argiles - Limons	A	1.1	1.4
	B	1.2	1.5
	C	1.3	1.6
Sables - Graves	A	1.0	4.2
	B	1.1 (	3.7
	C	1.2	3.2
Craies	A	1.1	1.6
	B	1.4	2.2
	C	1.8	2.6
Marnes, Marno-Calcaires		1.8	2.6
Roches Altérées		1.1 à 1.8	1.8 à 3.2

La pression limite nette équivalente est donnée par la formule suivante :

*

_D+3a ? _{D pl}

a = max (B/2 et 0.5) ; b= min (a et h) ;

la chargement limite en frottement latéral est donnée par la formule suivante :

= .P. .

_?s

_qsi

_ei

: coefficient réducteur du frottement latéral ;

P : périmètre de la section droite du pieu

: frottement latéral unitaire limite dans la couche i

: épaisseur de la couche i

Il existe des corrélations entre le frottement latéral unitaire et la pression limite (figure 20).

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Figure 20. - Valeur numérique de selon le fascicule 62 (Frank, 1999)

Avant de déterminer il est impératif de faire le choix des courbes (tableau 18).

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Tableau 18.- Choix des courbes pour la détermination du frottement latéral unitaire (Hubert
et Philipponnat, 1979)

Type de pieu

Argiles- Limons

Sables-Graves

Craies

Marnes

Roches

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

Foré simple

Q1

Q1, Q2 (1)

Q2, Q3 (1)

Q1

Q3

Q4, Q5 (1)

Q3

Q4, Q5 (1)

Q6

Foré à la boue

Q1

Q1, Q2 (1)

Q1

Q2, Q1 (2)

Q3, Q2 (2)

Q1

Q3

Q4, Q5 (1)

Q3

Q4, Q5 (1)

Q6

Foré tubé (tube récupéré)

Q1

Q1, Q2 (3)

Q1

Q2, Q1 (2)

Q3, Q2 (2)

Q1

Q2

Q3, Q4 (3)

Q3

Q4

Foré tubé (tube perdu)

Q1

Q1

Q2

(4)

Q2

Q3

Puits (5)

Q1

Q2

Q3

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Métal battu fermé

Q1

Q2

Q2

Q3

(4)

Q3

Q4

Q4

Battu préfabriqué béton

Q1

Q2

Q3

(4)

Q3

Q4

Q4

Battu moulé

Q1

Q2

Q2

Q3

Q1

Q2

Q3

Q3

Q4

Battu enrobé

Q1

Q2

Q3

Q4

(4)

Q3

Q4

Injecté basse pression

Q1

Q2

Q3

Q2

Q3

Q4

Q5

Injecté haute pression (6)

Q4

Q5

Q5

Q6

Q5

Q6

Q6

Q7 (7)

(1) Réalésage et rainurage en fin de forage (2) pieu de grande longueur (> 30 m) (3) Forage à sec, tube non louvoyé (4) Dans le cas des craies, le frottement latéral peut être très faible pour certains types de pieux, il convient d'effectuer une étude spécifique dans chaque cas (5) Sans tubage ni virole foncés perdus (parfois rugueuse) (6) injection sélective et répétitive à faible débit (7) injection sélective et répétitive à faible débit et traitement préalable des massifs fissurés ou fracturés avec obturation des cavités

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La détermination des charges admissibles sous les états limites est donnée par :

Qa (ELU) = 0.5 + 0.75

Qa (ELS) = 0.33 + 0.5

4.5- Résultats des calculs de charge admissible d'un pieu

Il a été effectué un calcul en faisant le choix d'ancrer les fondations entre 12 et 15 m de profondeur puisqu'à ce niveau les caractéristiques mécaniques du sol sont favorables.

Pour chaque profondeur, il y'a 3 choix de diamètres du pieu et en fonction de chaque diamètre, est donné la charge admissible (tableau 19).

.

Tableau 19.- Résultats des calculs de la capacité portante d'un pieu

Profondeur (m)	Diamètre du pieu (cm)	Qa ELS (MN)
12	60	0.456
	80	0.787
	100	1.21
13	60	0.928
	80	1.61
	100	2.47
14	60	1.16
	80	1.99
	100	3.04
15	60	1.21
	80	2.04
	100	3.09

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Conclusion

Les résultats obtenus (tableau 19) permettront de faire le choix en fonction de la profondeur et du diamètre du pieu après avoir eu les charges émanant du pont mais aussi selon les moyens disponibles afin d'assurer le meilleur rapport qualité/sécurité.

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Conclusion

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Conclusion Générale et Perspectives

Les études techniques pour le projet d'élargissement en 2 x 2 voies de la RN 2 tronçon Thiès Saint Louis-Rosso sur une longueur de 260 Km ont permis de montrer que la traversée de Saint Louis qui est un maillon important dans le cadre des corridors présente de sérieux encombrements et que la voie de contournement tracée pour contourner cette ville aussi traverse une zone inondable, caractérisée par la présence de sol vaseux et des limons

.

Ainsi des études géotechniques tels que les essais pressiométriques et SPT, objet de ce présent mémoire ont permis de caractériser le sol de fondation montrant la présence de sol de caractéristiques mécaniques faibles (sables lâches, limons et vases mous) pour les 11 premiers mètres par rapport au terrain naturel avec des pressions limites moyennes de 0.264 MPa et entre 11 et 15 mètres des sols sableux avec présence de concrétions calcaires présentant des caractéristiques mécaniques moyennes à bonnes avec des pressions limites moyennant les 1.052 Mpa atteignant parfois 2 MPa.

Vu ces résultats et les calculs effectués, mais aussi de la présence de l'eau du fleuve les fondations devraient être suffisamment ancrées pour éviter des désordres (soulèvements des fondations et affouillements). C'est ainsi que nous recommandons des fondations profondes de types pieux de diamètre compris entre 60 et 100 cm ancrés entre 12 et 20 mètres pourraient être envisagés.

Au moment de la réalisation des fondations, pour éviter tout risque d'éboulement des parois, il faut :

· Opter pour des pieux forés tubés

· Utiliser un ciment à prise rapide type (CHF) avec ajout d'adjuvants hydrofuge

· Utiliser de la boue de bentonite

Cependant connaissant les couts excessifs et le temps de mise oeuvre des pieux, une étude d'amélioration des couches superficielles du sol de fondation avec utilisation d'un préchargement associé à des drains verticaux (Geodrains ou drains de sable) dimensionnés de façon optimale pourrait être faite afin de consolider ces dernières et augmenter leurs caractéristiques de portance.

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Références bibliographiques

Bourokba, MB.S.A (2015).- Calcul pratique des fondations- Université des sciences et de la technologie d'Oran Mouhamed Boudiaf- 66 pages ;

DTU 13.12 (1988). -Règles pour le calcul des fondations superficielles-Afnor-36 pages Faye, O (2001). -Etudes de stabilité d'ouvrage en terre/ Application digue de protection dans le cadre de la restructuration et de l'assainissement de Pikine à Saint Louis. -Mémoire de Fin d'études - 115 pages

Frank, R (1999). - Calcul des fondations superficielles et profondes. - Techniques de l'ingénieur - 141 pages.

Hubert, B. et Philipponnat, G. (1979). - Fondations et ouvrages en terre. -Eyrolles - 548 pages ;

Kurtz, J.P. (1997). -Dictionnaire du Génie Civil français-anglais -conseil internationale de la langue française - 1587 pages ;

Larue, J.P. et Slimi, A (2013). -Infrastructures routières et risques de tassements - Laboratoire géodynamique des milieux naturels et de l'environnement, Université Paris XII- 46 pages ; Magnan, J.P. (1997). -Capacité portante des fondations superficielles pressiométre et essais de Laboratoire. - Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées - 72 Pages

Robitaille, V. et Tremblay, D (1997). - Mécanique des sols : Théorie et Pratique - 341 pages.

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Annexe 1 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire SC1/SPT1 (0.00 m à 13.00 m) ;

SONDAGE CAROTTE		SC1-SPT1
Site		SAINT LOUIS
Profondeur		0.00 m - 1.00 m	1.00 m - 2.00 m	6.00 m - 9.00 m	9.00 m - 13.00 m
Nature de l'échantillon		Sable argileux brunâtre peu plastique	Sable vaseux grisâtre	Sable limoneux grisâtre à noir	Sable grossier à fin brunâtre + concrétion calcaires
Teneur en eau naturelle (%)		15,44	24,44	20,27	13,4
Poids spécifiques apparents (KN/m3)	Humide yh	19,62	21,15	17,08	16
	Sec yd	17	17	14,2	14,1
Poids spécifique des grains ys (KN/m^3)		28,05	28,73	25	24,58
Degré de saturation Sr (%)		66,66	101	68,47	47
Porosité n (%)		39,39	39,62	42,58	41,2
Indice des vides e		0,65	0,69	0,74	0,70
Analyses granulométrique et sédimentométrie % éléments inférieurs à	5mm	100	100	100	91,2
	4 mm	100	100	100	86,2
	3,15 mm	100	100	100	78,2
	2 mm	100	100	100	60,4
	1 mm	100	96,2	100	43,8
	0,63 mm	100	94,6	100	39,8
	0,5 mm	96,6	92,4	100	38
	0,315 mm	89	84,2	97,4	33,8
	0,2 mm	79,8	66,8	68,4	19,8
	0,1 mm	44,2	23,6	4,8	12,4
	0,08 mm	38,2	19,8	3,8	10,4
	0,063 mm	37,8	19	3,4	10,2
Limite de liquidité WL (%)		21,4	17,6	-	-
Limite de plasticité WP (%)		12,77	11,48	-	-
Indice de plasticité IP (%)		8,6	6,1	-	-
Angle de frottement interne		24,06	28,32	24,65	25,8
Cohésion C (KPa) 8,94ES		17,08		2,34	4,18
		-	-	29,04	42,56

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Annexe 2 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire SC1/SPT1 (13.00 m à 25.00 m)

SONDAGE CAROTTE		SC1-SPT1
Site		SAINT LOUIS
Profondeur		13.00 m - 14.0 m	15.00 m - 17.0 m	17.00 m - 18.00 m	22.00 m - 25.0 m
Nature de l'échantillon		Sable blanc verdâtre coquillier + concrétions calcaires	Sable argileux bariolé + concrétions calcaires	Argile grisâtre moyennement plastique	Limon argileux peu plastique
Teneur en eau naturelle (%)		7,93	20,17	15,16	12,74
Poids spécifiques apparents (KN/m3)	Humide yh	17,97	19,72	20,84	21,65
	Sec yd	16,65	16,41	18,1	19,2
Poids spécifique des grains ys (KN/m^3)		26	27	24	25,53
Degré de saturation Sr (%)		33,89	83,78	121	98,25
Porosité n (%)		35,89	39,40	23,07	24,48
Indice des vides e		0,56	0,65	0,30	0,33
Analyses granulométrique et sédimentométrie	12,5 mm	93,4	100	100	100
	10 mm	88,2	100	100	100
	8 mm	81,8	100	100	100
	5mm	76,4	100	100	100
	4 mm	75,2	100	100	100
	3,15 mm	74,6	96,4	100	100
	2 mm	71,8	94,8	100	100
	1 mm	62	90,2	95,58	100
	0,63 mm	58	86,8	93,8	100
	0,5 mm	56,2	84,2	91,8	100
	0,315 mm	49,2	74,4	83,2	93,4
	0,2 mm	22,2	34,6	68,2	61
	0,1 mm	10	19,8	51,4	44,4
	0,08 mm	8,4	17,6	47,8	38,2
	0,063 mm	8,2	17	46,8	36,8
Limite de liquidité WL (%)		-	20,8	35,98	27,90
Limite de plasticité WP (%)		-	14,43	15,12	13,07
Indice de plasticité IP (%)		-	6,4	20,86	14,83
Angle de frottement interne		26,23	28,87	26,23	23,77
Cohésion C (KPa)		2,15	8,02	21,57	18,03
ES		26,95	-	-	-

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Annexe 3 : Tableau récapitulatif des essais de laboratoire S/SPT2

SONDAGE CAROTTE		S/ SPT2
Site		SAINT LOUIS
Profondeur		0.0 m - 1.0 m	3.0 m - 7.0 m	13.0 m - 15.0 m	15.0 m - 17.0 m	18.0 m - 25.0 m
Nature de l'échantillon		Sable argileux brunâtre peu plastique	Vase limono- argileux grisâtre	Argile verdâtre plastique + concrétions calcaires	Sable limoneux moyennement plastique	Sable fin bariolé
Teneur en eau naturelle (%)		21,05	38,77	18,5	16,3	17,6
Poids spécifiques apparents (KN/m3)	Humide yh	20,58	24,60	22,02	18,55	18,24
	Sec yd	17	17,73	18,58	15,95	15,51
Poids spécifique des grains ys (KN/m^3)		28	24,25	25	26	27,04
Degré de saturation Sr (%)		89,30	255	139,69	68	64,88
Porosité n (%)		39,75	26,89	24,24	38,24	42,64
Indice des vides e		0,66	0,36	0,32	0,61	0,74
Analyse granulométrique et sédimentométrie % éléments inférieurs à	5mm	100	100	100	100	100
	4 mm	100	100	100	100	100
	3,15 mm	100	100	95,6	100	100
	2 mm	100	100	95,2	100	100
	1 mm	100	100	94,6	100	100
	0,63 mm	100	100	94	93,2	100
	0,5 mm	100	97,4	93,4	90,4	97
	0,315 mm	97,8	93,6	92	77,2	92
	0,2 mm	77,6	77,4	90,2	53,2	61
	0,1 mm	48	27,6	64	30,6	8,5
	0,08 mm	40	21,4	58,8	27,6	7,5
	0,063 mm	38,4	20,4	58,2	27	7
Limite de liquidité WL (%)		23,7	28,44	46,3	34,4	-
Limite de plasticité WP (%)		10,70	12,67	15,23	12,99	-
Indice de plasticité IP (%)		13,0	15,77	31,1	21,4	-
Angle de frottement interne		25,56	31,63	26	32,89	24,36
Cohésion C (KPa)		18,05	11,28	22,52	19,93	1,45
ES		26,95	-	-	-	41,17

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Annexe 4 : Echantillon d'argile récupéré à 17.00 m de profondeur (SPT 1)

Annexe 5 : Echantillon récupéré entre 11.00 m et 12.00 m de profondeur (Sables +
Concrétions Calcaires,

SPT 2)

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Annexe 6 : Echantillon de sable vaseux récupéré à 2.00 m de profondeur (SPT 2)

Annexe 7 : Puit illustrant le niveau d'eau de la nappe

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