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Géomorphologie et contexte géologique
Géomorphologie
La presqu’île de Dakar correspond à la région administrative de Dakar. Sa morphologie se caractérise par deux zones réunies par une dépression dunaire :
– à l’Ouest, la tête de la presqu’île est limitée par de petites falaises côtières et est dominée par les deux collines des Mamelles dont la plus grande, surmontée d’un phare, culmine à 105 m, tandis que la deuxième culmine à 99 m et porte le Monument de la Renaissance Africaine ;
– à l’Est, le plateau de Bargny se situe à une altitude variant de 20 à 30 m.
Géologie de la presqu’île de Dakar
La géologie de Ouakam s’insère dans le cadre géologique régional de la presqu’île de Dakar qui appartient au Bassin sénégalo-mauritanien. Les formations de la presqu’île (Figures 2 et 3) s’échelonnent du Tertiaire au Quaternaire selon Roger et al. comme suit :
Tertiaire
Paléocène
Le Paléocène est marqué par une transgression et s’accompagne d’un ralentissement de la subsidence (Sarr, 1995). À Dakar, il est représenté par deux formations :
– la Formation des Madeleines correspond au Danien : elle comprend des calcaires argileux et des marnes qui affleurent à l’Anse des Madeleines (corniche ouest), à la Plage des Enfants (corniche est) et au Port de Dakar ;
– la Formation de l’Hôpital, au Landénien marin (Thanétien) : elle est constituée d’argiles silteuses jaunâtres communément appelées « limons de l’Hôpital ». Elles forment les falaises littorales du Sud de Dakar, avec une puissance de 15 m à la Pointe Diop. Ces argiles silteuses se situent à la partie supérieure de la Formation des Madeleines où les roches carbonatées ont subi une altération supergène.
Eocène
Sur la presqu’île de Dakar, l’Éocène est représenté par trois formations :
– La Formation de Rebeuss correspond à l’Yprésien (Éocène inférieur) qui est caractérisé par une transgression importante : à l’affleurement, dans la petite falaise de la plage de Reubeuss, cette unité vient progressivement relayer les argiles de la formation de l’Hôpital (Sarr, 1995 ; Mbani, 2000) sans discontinuité apparente. Les dépôts, d’une dizaine de mètres de puissance au maximum, se composent d’argiles feuilletées blanches à attapulgite, avec des intercalations sableuses.
– La Formation de la Poudrière correspond au Lutétien (Éocène moyen) : elle est marquée par l’installation d’une plateforme carbonatée et est représentée à l’affleurement par les argiles marneuses de la formation de la Poudrière. Au Sud de cette formation, il y a un petit affleurement de 35 ° de pendage à la plage de l’Anse Bernard montrant une succession de calcaires-argileux, de marnes et de marno-calcaires cumulant une vingtaine de mètres de puissance.
– La majeure partie des argiles beiges dites « Argiles de Yoff » qui sont discordantes sur l’Yprésien correspond au Priabonien (Eocène supérieur).
Oligocène
L’Oligocène est peu représenté au Sénégal. Les premières manifestations du volcanisme tertiaire de Dakar se traduisent par la mise en place de sills de pyroxénolite de l’Anse des Madeleines datés de 30,7 ± 2 Ma, et des basaltes incorporés dans les calcaires à lépidocyclines de l’Anse Bernard et de la Plage Pasteur (Sarr, 1995).
Géomorphologie et contexte géologique
Géomorphologie
La presqu’île de Dakar correspond à la région administrative de Dakar. Sa morphologie se caractérise par deux zones réunies par une dépression dunaire :
– à l’Ouest, la tête de la presqu’île est limitée par de petites falaises côtières et est dominée par les deux collines des Mamelles dont la plus grande, surmontée d’un phare, culmine à 105 m, tandis que la deuxième culmine à 99 m et porte le Monument de la Renaissance Africaine ;
– à l’Est, le plateau de Bargny se situe à une altitude variant de 20 à 30 m.
Géologie de la presqu’île de Dakar
La géologie de Ouakam s’insère dans le cadre géologique régional de la presqu’île de Dakar qui appartient au Bassin sénégalo-mauritanien. Les formations de la presqu’île (Figures 2 et 3) s’échelonnent du Tertiaire au Quaternaire selon Roger et al. comme suit :
Tertiaire
Paléocène
Le Paléocène est marqué par une transgression et s’accompagne d’un ralentissement de la subsidence (Sarr, 1995). À Dakar, il est représenté par deux formations :
– la Formation des Madeleines correspond au Danien : elle comprend des calcaires argileux et des marnes qui affleurent à l’Anse des Madeleines (corniche ouest), à la Plage des Enfants (corniche est) et au Port de Dakar ;
– la Formation de l’Hôpital, au Landénien marin (Thanétien) : elle est constituée d’argiles silteuses jaunâtres communément appelées « limons de l’Hôpital ». Elles forment les falaises littorales du Sud de Dakar, avec une puissance de 15 m à la Pointe Diop. Ces argiles silteuses se situent à la partie supérieure de la Formation des Madeleines où les roches carbonatées ont subi une altération supergène.
Eocène
Sur la presqu’île de Dakar, l’Éocène est représenté par trois formations :
– La Formation de Rebeuss correspond à l’Yprésien (Éocène inférieur) qui est caractérisé par une transgression importante : à l’affleurement, dans la petite falaise de la plage de Reubeuss, cette unité vient progressivement relayer les argiles de la formation de l’Hôpital (Sarr, 1995 ; Mbani, 2000) sans discontinuité apparente. Les dépôts, d’une dizaine de mètres de puissance au maximum, se composent d’argiles feuilletées blanches à attapulgite, avec des intercalations sableuses.
– La Formation de la Poudrière correspond au Lutétien (Éocène moyen) : elle est marquée par l’installation d’une plateforme carbonatée et est représentée à l’affleurement par les argiles marneuses de la formation de la Poudrière. Au Sud de cette formation, il y a un petit affleurement de 35 ° de pendage à la plage de l’Anse Bernard montrant une succession de calcaires-argileux, de marnes et de marno-calcaires cumulant une vingtaine de mètres de puissance.
– La majeure partie des argiles beiges dites « Argiles de Yoff » qui sont discordantes sur l’Yprésien correspond au Priabonien (Eocène supérieur).
Oligocène
L’Oligocène est peu représenté au Sénégal. Les premières manifestations du volcanisme tertiaire de Dakar se traduisent par la mise en place de sills de pyroxénolite de l’Anse des Madeleines datés de 30,7 ± 2 Ma, et des basaltes incorporés dans les calcaires à lépidocyclines de l’Anse Bernard et de la Plage Pasteur (Sarr, 1995).
Sondage carotté
Les sondages ont été réalisés avec une sondeuse TP-50 D de marque TECOINSA suivant la méthode de carottage avec injection d’eau. Les carottiers utilisés ont 101 mm de diamètre et mesurent 1,90 m de long. Le sondage carotté est exécuté d’après la norme XP P 94-202.
Principe
Le principe des sondages carottés est de découper par fonçage ou battage (carottier poinçonneur) ou par rotation (carottier rotatif), un cylindre de terrain peu ou pas remanié.
L’échantillon de terrain obtenu appelé carotte permet de réaliser des observations afin de connaître la lithologie du sous-sol. Des prélèvements sont ensuite opérés sur ces échantillons et sont soumis à des essais normalisés de laboratoire pour leur identification et leur caractérisation géotechniques.
Résultats et interprétation
Les deux sondages carottés SC1 et SC2 ont permis de dresser les coupes lithologiques suivantes, de bas en haut :
-Sondage SC1 :
de 15,00 m à 8,00 m : blocs de basanites poreux, fracturés et altérés
de 8,00 m à 1,00 m : argiles sableuses brunâtres + concrétions latéritiques
de 1,00 m à 0,60 m : argiles sableuses brunâtres
de 0,60 m à 0,00 m : remblai sablo-argileux et blocs de béton
-Sondage SC2 :
de 15,00 m à 2,00 m : blocs de basanites poreux, fracturés et altérés
de 2,00 m à 0,60 m : argiles sableuses brunâtres
de 0,60 m à 0,00 m : remblai sablo-argileux et blocs de béton
Les sondages carottés renseignent également sur le niveau de la nappe qui a été rencontrée lors des investigations à 6,19 m.
Ainsi, ces sondages ont rencontré deux formations datant du Pléistocène au Quaternaire (Figures 7 et 8) :
Les basanites
Les blocs de basanite sont de très grandes tailles. Ils sont poreux, légèrement altérés et présentent des vacuoles remplies de calcite et de zéolite (Crévola, 1974). Leur mode de mise en place est lié à la nature des explosions qui ont donné naissance aux produits du volcanisme du Quaternaire : un appareil central polygénique ou volcan des Mamelles, des coulées de basanite et une coulée de dolérite, des points de sortie adventifs (de dolérites). On distingue les explosions « magmatiques » ou explosions primaires, les « hydroexplosions » ou explosions secondaires, et les déferlantes basales :
– les explosions primaires (explosions stromboliennes, par exemple) sont superficielles et sont dues à la libération violente de gaz accumulé dans des poches au voisinage de la surface de la lave dans le cratère ;
– les explosions secondaires, classiques pour des magmas basiques, sont dues à la production quasi instantanée d’énormes quantités de vapeur d’eau lorsqu’un magma en voie de vésiculation et de fragmentation par explosion primaire entre en contact avec de l’eau (eaux souterraines, eaux de surface, eaux marines). Dans le cas d’eaux souterraines, on qualifie ces explosions de phréatiques. Par rapport aux explosions basaltiques stromboliennes, les phénomènes explosifs y sont exceptionnellement violents avec des fréquences élevées (20 à 90 explosions par minutes). La proportion des produits pyroclastiques est beaucoup plus élevée et leur granulométrie plus fine Dans certains cas, les produits de l’hydroexplosion ne sont constitués que par des fragments du substratum ; dans d’autres cas, en partie ou en totalité, par du matériel volcanique juvénile : on parlera d’éruption phréatomagmatique ;
– les déferlantes basales sont des nuages de gaz et d’éjecta en forme de tore qui se développent à la base de la colonne centrale formée lors d’une hydroexplosion. Elles se déplacent à grande vitesse, horizontalement et de manière centrifuge à partir du centre d’explosion, en transportant de grandes quantités de matériaux en suspension qu’elles déposent en donnant naissance à des dépôts particuliers. Elles sont aussi capables d’éroder des formations meubles préexistantes.
Les argiles sableuses et sables argileux concrétionnés
Sur la pointe de la presqu’île du Cap-Vert, cette formation correspond aux produits d’érosion des formations volcaniques auxquels s’ajoute une fraction sableuse issue du remaniement éolien des ergs ogoliens. Leur position stratigraphique est établie à la base par la latérite pliocène qu’ils recouvrent et dans leur partie sommitale par les paléosols (concrétions calcaires) pléistocènes antérieurs à 19 000 ans BP qui les affecte (Lappartient, 1971).
Ils proviennent de l’accumulation de sable d’origine dunaire, dans les fonds de dépressions creusées à la surface des coulées volcaniques. Ils sont mêlés à une argile provenant de l’altération de la roche volcanique sous-jacente et sont colorés en rouge par des oxydes de fer (Crévola, 1974).
Essais d’identification
Les essais d’identification permettent de déterminer les propriétés physiques des terrains et de les situer dans un groupe de classification géotechnique. Dans le cadre de ce mémoire, c’est la classification LCPC qui a été utilisée.
Détermination de la teneur en eau
La teneur en eau est déterminée, selon la norme NF P 94-050, par dessiccation d’un échantillon maintenu à l’intérieur d’une étuve réglée à 105 °C pendant un temps suffisant (24 h pour les sables et 48 h pour les argiles). La teneur en eau w (%) est donnée par le rapport entre le poids d’eau évaporée (ww) et le poids de sol sec (wd) :
La teneur en eau est un paramètre d’état qui est relié à plusieurs paramètres physiques, notamment le degré de saturation. Le comportement d’un terrain de nature pétrographique bien définie peut varier suivant qu’il est sec, humide ou saturé.
Analyse granulométrique
La granulométrie est un moyen de description des formations meubles et est à la base d’un certain nombre de méthodes de classification géotechnique des sols.
L’analyse granulométrique se propose de définir la distribution en poids des particules d’un échantillon de matériau suivant leurs dimensions. Elle comprend deux étapes :
– le tamisage, par voie sèche ou humide, pour les particules de dimensions supérieures ou égales à 80 μm (NF P 94-056) ;
– la sédimentométrie, pour les particules de dimensions inférieures à 80 μm (NF P 94- 057).
Le tamisage consiste à faire passer un échantillon représentatif de l’ensemble du matériau à travers une colonne de tamis présentant des ouvertures décroissantes du haut vers le bas. Le refus, c’est-à-dire la quantité de matériau retenu dans chaque tamis, est séché et pesé. Les masses de refus cumulées sont exprimées en pourcentage de la masse de l’échantillon analysé. Le passant est la quantité de matériau qui traverse chaque tamis : Passants (%) = 100 % – refus (%)
La courbe granulométrique de l’échantillon de matériau est tracée sur un diagramme semilogarithmique, en joignant les différents points expérimentaux, avec en abscisses les diamètres normalisés des tamis utilisés et, en ordonnées, les pourcentages des passants cumulés.
À partir des résultats de l’analyse granulométrique, il est possible de calculer les coefficients d’uniformité (Cu) et de courbure (Cc) de Hazen qui permettent une approche géotechnique rapide de certaines propriétés d’un matériau :
D10 : diamètre équivalent ; c’est l’ouverture du tamis au travers duquel il passe 10 % de l’échantillon de matériau
D60 : diamètre correspondant au passant de 60 %.
Pour Cu < 2 : granularité uniforme ou serrée
Pour Cu ≥ 2 : granularité continue ou étalée
Cc exprime la régularité de la courbe granulométrique.
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Table des matières
INTRODUCTION GÉNÉRALE
PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DU PROJET, DU SITE D’ETUDE ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES FONDATIONS SUPERFICIELLES
CHAPITRE 1 : PRESENTATION DU PROJET ET DU SECTEUR D’ETUDE
1.1- Présentation du projet
1.2- Présentation de la zone d’étude
1.2.1- Situation géographique et sociologie urbaine
1.2.2- Géomorphologie et contexte géologique
a- Tertiaire
b- Quaternaire
CHAPITRE 2 : GÉNÉRALITÉS SUR LES FONDATIONS SUPERFICIELLES ..
2.1- Définition des fondations superficielles
2.2- Types de fondations superficielles
2.2.1- Semelles filantes
2.2.2- Semelles isolées
2.2.3- Radiers
DEUXIEME PARTIE : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES RESULTATS DES INVESTIGATIONS GEOTECHNIQUES
CHAPITRE 3 : SONDAGES CAROTTÉS ET ESSAIS PRESSIOMÉTRIQUES
3.1- Sondage carotté
3.1.1- Principe
3.1.2- Résultats et interprétation
3.2- Essai pressiométrique
3.2.1- Principe
3.2.2- Résultats et interprétation
CHAPITRE 4 : RÉSULTATS DES ESSAIS DE LABORATOIRE
4.1- Essais d’identification
4.1.1- Détermination de la teneur en eau
4.1.2- Analyse granulométrique
4.1.3- Limites d’Atterberg
4.1.4- Poids spécifique par ébullition
4.1.5- Détermination du poids volumique humide et du poids volumique sec
4.1.6- Essai au bleu de méthylène
4.1.7- Résultats et interprétation
4.2- Essais mécaniques
4.2.1- Essai de cisaillement
4.2.2- Essai de compressibilité à l’oedomètre
4.2.3- Essai de résistance à la compression simple
4.2.4- Résultats et interprétation
CHAPITRE 5 : CALCUL DE LA CAPACITE PORTANTE ET DE LA CONTRAINTE ADMISSIBLE DES TERRAINS DE FONDATION
5.1. Capacité portante des argiles sableuses
5.2. Capacité portante des blocs de basanites
5.3. Dispositions constructives
CONCLUSION GÉNÉRALE ET RECOMMANDATIONS
RÉFÉRENCES BIBILIOGRAPHIQUES
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