C O F R fcf M M I17, rue Dumont d'Urville - 75116 Paris

ÉTUDE GÉOTECHNIQUE DES LATERITESDU GISEMENT DE TIEBAGHI

(Nouvelle-Calédonie)

par

J.-M. SIMON

Compte-rendu définitif

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Département géotechnique

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

77 SGIM 632 GTC Novembre 1977

R E S U M E

Faisant suite au rapport 77 SGN 076 GTC "Analyse des documentsgéotechniques", une étude géotechnique d'un mois sur le site du gisementde Tiebaghi a permis de réaliser des sondages et essais complémentaires dereconnaissance, pour observer le comportement des latérites de l'essai mi-nier et pour le comparer au comportement d'autres latérites de Nouvelle-Calédonie.

De ces observations, il se dégage des recommandations sur lespentes de talus a adopter en exploitation minière et sur la stabilité deslatérites remaniées mises en dépôt. On retiendra surtout l'importance dudrainage, tant des eaux superficielles que des différents niveaux de nappequi nuisent à la tenue naturelle des latérites. Remaniées, les latéritesseront stockées sur des aires convenablement drainées et on devra envisagersoit leur compactage après un séchage couche par couche, soit un dépôt audragline avec une faible hauteur de chute pour les densifier.

S O M M A I R E

RESUME

1 - INTRODUCTION 1

2 - DEROULEMENT DE LA MISSION 1

2.1 - Visites des essais miniers d'AMAX à Prony et

COFIMPAC à Goro 1

2.2 - Visites de mines en exploitation 2

2.3 - Travaux géotechniques à Tiebaghi 3

2.4 - Essais géotechniques de laboratoire 5

2.4.1 - Transport des échantillons 52.4.2 - Programme d'essais de laboratoire 6

3 - CONCLUSIONS PRELIMINAIRES 6

3.1 - Géologie et géotechnique 6

3.1.1 - Nature des latérites 6

3.1.2 - Morphologie de la couverture latéritique . . . 7

3.2 - Méthodes d'investigation géotechnique des latérites. 7

3.2.1 - Investigation in situ 83.2.2 - Essais de laboratoire 9

3.2.3 - Ess.ai minier 10

3.3 - Stabilité des talus 11

3.4 - Les décharges de latérites 143.4.1 - Observations 143.4.2 - Dispositions à prévoir 14

ANNEXES

1 - INTRODUCTION

La mission géotechnique prévue dans le cadre de la convention BRGM-COFREMMI avait été décidée à la suite du rapport BRGM n° 77 SGN 076 GTC dejanvier 1977 intitulé "Tiebaghi : analyse des documents géotechniques" quiconcluait que le comportement des latérites était délicat à analyser à partirdes documents disponibles. En effet, une véritable approche géotechnique deslatérites devait passer par des observations de terrain¿ des comparaisonsavec des comportements de latérites semblables, en exploitation minière sipossible, des sondages carottés avec prélèvement d'échantillons intacts etdes essais de laboratoire, ces travaux étant suivis par un géotechnicien afind'en tirer le meilleur parti.

La mission du géotechnicien avait donc été organisée sur une pério-de de 1 mois en Nouvelle-Calédonie selon le programme suivant :

- visites d'autres gisements de nickel avec couverture latéritique ;

- séjour à Tiebaghi pour observations de terrain et suivi de sondagescarottés avec prélèvement d'échantillons ;

- définition d'un programme d'essais de laboratoire.

Ces différents travaux devaient déboucher sur des recommandationsconcernant 1'exploitation des latérites :

- pente des talus dans les latérites ;

- stabilité des remblais de latérites.

2 - DEROULEMENT DE LA MISSION

2 . 1 - Vi'!1'Ie! fes. «¿aj^jtnji^e^sjJ^AMAX à_ JVony et_COFJMPAC à Goro

Ces deux essais miniers ont été visités en hélicoptère le 14 juin1977. Les personnes suivantes y assistaient :

MM. GAUTIER AMAXRODOZ COFREMMILILLE BRGM NouméaSIMON BRGM Orléans.

L'essai minier de Prony : En bref, on peut rappeler quelques as-pects géotechniques :

- l'essai minier de Prony réalisé par PENAMAX en 1974-75 est uneexcavation dont les dimensions au sommet sont de 20 m x 60 m etdont la hauteur de couverture latéritique est de 30 mètres environ.L'excavation jusqu'au minerai garniéritique, qui a fait l'objetd'une prise d'échantillon industriel, a été réalisée avec une dra-gline de 37 mètres de flèche.

- la nappe haute circulant entre la cuirasse et les latérites a étécaptée par une tranchée périphérique qui a efficacement isolé lafosse des venues d'eau.

- un essai de talutage des latérites a conduit à un glissement enmasse d'une pente de 30 mètres de hauteur et de 32° d'angle.

- 2 -

II faut préciser que ce glissement a eu lieu après l'essai minier,alors que la fosse s'était remplie d'eau sur les 14 m inférieurs.

- Les ingénieurs d'AMAX pensent pouvoir adopter pour le projet lespentes moyennes de talus suivantes :

30° sur 30 m de hauteur,35° sur 20 m "

Ceci à condition que le pied des talus soit parfaitement drainédes eaux de pluie et des eaux provenant de la nappe inférieure quicircule au toit du minerai garniéritique.

- Les passages de latérite molle rencontrés lors des sondages etqui faisaient craindre des problèmes de stabilité se sont révélésn'être en fait que des poches ou des chenaux de circulation d'eaudont l'extension est suffisamment réduite pour que de telles zonesde faiblesse ne compromettent pas la stabilité d'ensemble des talus.Par ailleurs, des remontées de péridotites dans les latérites ren-forcent cette stabilité.

- Pour confectionner un barrage, il n'a pas été possible de compac-ter les latérites, en conséquence on a eu recours à des matériauxà grenailles provenant de la cuirasse. En revanche ce barrage aconstitué un très bon filtre et permis la décantation des eauxboueuses avant leur rejet dans la rivière.

L'essai minier de COFIMPAC, à Goro, est beaucoup plus ancien. Ilest constitué de talus verticaux et de gradins, l'ensemble n'excédant pas20 mètres de hauteur environ. La pente moyenne estimée est de 30° à 40°. Mal-gré l'épreuve du temps, les talus sont toujours dressés verticalement. L'éro-sion de l'eau n'est visible que superficiellement.

Deux "petits mineurs" nous ont aimablement fait visiter leur ex-ploitation principale ; il s'agit de :

PENTECOST, mine de KouaouaBALLANDE, mine de Houailou.

Visite en hélicoptère les 15 et 16 juin 1977, MM. LILLE et SIMONdu B.R.G.M..

D'un point de vue géotechnique, les couvertures latéritiques sonttrès semblables dans les 2 mines. On résumera brièvement ce qui semble lesdistinguer de celles de Tiebaghi.

Les quantités de latérites que déplacent les petits mineurs sonttrès faibles en regard de celles qu'il faudra excaver et stocker à Tiebaghi.Le problème des latérites ne se pose donc pas de la même façon chez un petitmineur. En règle générale, il exploite un minerai sous faible couverture.

- 3 -

II arrive que,par endroits, les latérites soient épaisses, 20 mè-tres et plus. Le curage de ces zones est alors fait dans des conditions fa-vorables :

- absence d'eau. Les engins ne circulent pas sur les latérites aumoment des pluies. Ils se reportent sur d'autres parties de lamine, ce qui permet de toujours travailler à sec.

- talus verticaux de faible développement latéral, ce qui limitel'étendue des zones exposées. Les talus ont de 5 à 9 mètres etse relayent par des gradins intermédiaires.

- déversement des latérites sur les versants quand le stockage surl'exploitation est impossible, ce qui semble admis encore pour defaibles quantités mais contourne le vrai problème de stockage.BALLANDE dispose en fond de vallée d'un barrage filtrant, que nousn'avons pas pu voir à cause de l'état de la route qui y conduisait.Ce barrage constituerait une barrière efficace aux latérites etrendrait au lagon des eaux épurées.

2 . 3 - Trav^ux^ géotechnj_q^es_à_Tieba£hj_

Ils se sont déroulés du 20 juin au 1er juillet 1977 avec un chefsondeur de COFREMMI, 2 aides et ont été suivis par SIMQN du BRGM, les logsgéologiques ont été faits par COLLEAU du BRGM.

Ces travaux ont consisté en :

- 2 sondages géotechniques dans les latérites aux positions 23-37 et21-37 ;

- 1 sondage dans la verse n° 3 de l'essai minier.

Les observations faites au cours de ces sondages et sur le site deTiebaghi sont exposées au chapitre suivant où elles sont classées selon leurappartenance. Les logs géologiques des sondages figurent en annexe, ainsi queles résultats des essais de pénétrométre de poche et de scissomètre de pocheréalisés sur les carottes intactes.

La méthode de sondage utilisée était la suivante :

- traversée de la cuirasse ferrugineuse à grenailles à l'aide detarières ;

- carottage en continu, dès que le terrain le permettait, à la troussecoupante Solétanche de 86 mm de diamètre et de 1 mètre de longueur,munie à l'intérieur d'une gaine en laiton amovible. La trousse cou-pante est enfoncée dans le terrain par pression.

Comme on ne disposait pas d'un nombre de gaines suffisant pour con-server tous les mètres carottés, certaines gaines étaient vidées de leur con-tenu et réemployées, tout en ayant au préalable procédé sur les échantillonsà des mesures et prélèvements en vrac.

Lors d'une première tentative au sondage 23-37, il n'a pas été pos-sible d'enfoncer la trousse coupante avant la profondeur de 9 mètres, parsuite de la présence, même à cette profondeur, de grenailles éparses.

Cela a conduit à reprendre un nouveau sondage 23-37 dont les 9premiers mètres ont été forés à la tarière, puis à équiper l'avant trouainsi réalisé d'un tubage et de ne commencer les carottages qu'au delà. Ona malheureusement ainsi été privé de prélèvements intacts de 0 à 9 m de pro-fondeur. On a procédé de la même façon au sondage 21-37 afin d'éviter lesmêmes déboires.

En résumé le sondage 23-37 a rencontré successivement :

- de 0 à 5 m : latérite à grenailles, de couleur brun rougeâtre.La proportion de grenailles diminue avec la pro-fondeur.

- eau rencontrée à 5 m

- de 5 à 15 m : latérite rouge sombre, compacte, à texture marbrée,parfois avec des passées jaunâtres comme de 9,50 à11 m.

- de 15 à 26 m : latérite jaunâtre, bariolée rouge-lie-de-vin, deve-nant plus humide vers 20 m et franchement molle àpartir de 23 m.

- à 26,20 m : le sondage se heurte à des plaquettes de silice qu'uncarottier au diamant aura des difficultés à traverser.8 échantillons intacts sous gaine laiton ont été con-servés .

Sondage 21-37

- de 0 à 3 m : cuirasse et latérite à grenailles. La tarière ayantbroyé le tout, il est difficile de se faire une idéede la continuité de la cuirasse. Humidité à 3 m.Eau à 5 m.

- de 3 à 7 m : latérite rouge à grenailles, qui disparaissent pro-gressivement jusqu'à 7 m.

- de 7 à 11 m : latérite bariolée rouge-lie-de-vin et jaune.

- de 11 à 20 m : latérite jaunâtre à brunâtre, quelques passages deveines blanchâtres, probablement dérivés de rochesfeldspathiques•

- de 20 à 22 m : transition à pyroxenes, d'abord peu visibles, puisprogressivement apparition de filonnets de serpen-tine verte. A 22 m couleur vert foncé très marquée.

5 échantillons intacts conservés.

Contrairement au sondage précédent, ce sondage n'a pas rencontréde latérites humides et molles. Les venues d'eau dans le sondage étaienttrès faibles.

Les principales difficultés des sondages géotechniques sont lessuivantes :

- impossibilité de faire pénétrer la trousse coupante dès qu'ellerencontre des grenailles ;

- quantité d'eau importante en fond de trou au sondage 23-37 quidonne un mélange boueux dans la partie supérieure du carottier ;

- 5 -

- recuperation inférieure à la longueur théorique. Cette constata-tion peut mettre en doute la validité du carottage. En effet, lacarotte se comprime-t-elle sous l'effet des frottements le longdes parois de la gaine et sous la poussée de la boue qui s'évacuedifficilement du carottier ? Des mesures de densité réalisées aulaboratoire sur toute la longueur des échantillons n'ont pas montrécet effet de compression, probablement masqué par la dispersion im-portante des résultats.

Le sondage dans la verse n° 3 de l'essai minier a été implanté à4,30 m de la crête du talus (voir schema en annexe). Il a successivementrencontré :

- de 0 à 1,00 m : après 2 tentatives où le carottier s'est bloquésur des morceaux de grenailles, récupérationd'un échantillon de 90 cm formé de mélange laté-rite rouge et grenailles, sec en surface, humideensuite.

- de 1,00 à 2,10 m : échantillon de 60 cm, comprimé, humide, mêmeconstitution.

- de 2,10 à 3,20 m : échantillon de 80 cm, comprimé, humide, mêmeconstitution.

- de 3,20 à 4,30 m : échantillon de 70 cm, comprimé, plus humide etplus molle.

- de 4,30 à 5,40 m : échantillon de 23 cm, comprimé, plus humide etplus molle.

- de 5,40 à 6,50 m : échantillon de 35 cm, comprimé, plus humide etplus molle.

- de 6,50 à 7,60 m : échantillon de 62 cm, terrain naturel constituéde grenailles à 7,30 m.

On remarque donc que tous les échantillons sont comprimés à l'in-térieur de la gaine, à des degrés divers, ce qui traduit un état initialpeu dense.

2.4 -

2.4.1 - Transport des échantillons

On sait combien les latérites perdent leur cohésion aussitôtqu'elles sont remaniées. Nous avons pu constater sur des échantillons quenous ne conservions pas que quelques secousses données à la gaine - une di-zaine de chocs sur une planche suffit pour les latérites les plus humides -font chuter la cohésion de moitié.

C'est pourquoi il était impératif que le transport des échantillonssoit réalisé sans heurt du lieu de prélèvement jusqu'au laboratoire du LBTPà Nouméa.

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Les gaines paraffinées aux deux extrémités et fermées par deux bou-chons de caoutchouc ont d'abord été disposées dans des caisses sur des ber-ceaux en polystyrène expansé. Les caisses ont ensuite été descendues de Tie-baghi à l'aéroport de Koumac suspendues à des tendeurs élastiques dans unevoiture Land Rover, à vitesse très réduite.

Elles ont été affrétées par avion de Koumac à Nouméa, où ellesétaient attendues directement à la sortie de.l'avion pour être transportéesau Laboratoire du bâtiment et des travaux publics de Nouméa.

Nous avons sélectionné 3 gaines, d'un poids total de 26 kg, qui ontété acheminées jusqu'au laboratoire de géotechnique du BRGM à Orléans, voya-geant en bagage accompagné dans la cabine passager avec l'autorisation spé-ciale d'UTA.

2.4.2 - Programme_d¿essais_de_laboratoire

En collaboration avec les responsables du LBTP, nous avons définiun programme d'essais géotechniques, avec les idées directrices suivantes :

- Propriétés des latérites intactes, leur densité et teneur en eau,leur cohésion et angle de frottement non consolidé-non drainé.

Sur certaines carottes on a multiplié les mesures de densité afind'essayer de déceler un effet de compression au moment du carottage.

- Etude de l'action de l'eau sur la résistance et sur la consolida-tion, par des essais triaxiaux avec mesure de pression intersti-tielle et des essais oedométriques avec mesure de consolidation dansle temps et perméabilité.

- Etude de la résistance des fissures et discontinuités par des essaisde cisaillement. Ces essais ont été réalisés à Orléans.

- Etude des latérites remaniées par des essais de compactage.

Ces essais ont été terminés vers la fin septembre 1977. Ils sontcommentés plus loin au § 3.2.2 et développés en détail en annexe 9.

3 - CONCLUSIONS PRELIMINAIRES

3.1 - G£ol£g2e_et ¿éji technique

L'observation géologique faite avec les géologues du BRGM est néces-saire à la compréhension des propriétés originales des latérites.

3.1.1 - Nature_des_latérites

Les faciès géologiques sont multiples. Dans les latérites il estd'usage de distinguer :

- des structures héritées de la roche-mère (texture, discontinuitéslithologiques ou structurales) ;

- des structures acquises au cours des phénomènes d'altération (com-paction, fluage, colluvionnement, etc.).

- 7 -

A une échelle macroscopique on note également des types différents.Nous avons observé :

- des latérites rouges ou bariolées rouge et jaune, que l'on a ren-contrées en sondage, visibles également sur l'essai minier ;

- des latérites jaunes, à coloration uniforme, que l'on observe dansles lavakas, mais qui n'ont pas été rencontrées en sondages.

D'un point de vue physique, ces latérites ont probablement une gammevariée de propriétés. Les latérites ayant subi des fluages, telles par exempleles latérites de l'essai minier de Prony dans le sud de l'île, sont d'aspectplus plastique au toucher et présentent de grandes diaclases avec parfois desremplissages de fines particules.

Il est donc important d'un point de vue géotechnique de savoir quelphénomène prédominera dans le comportement mécanique : soit la résistance dela masse, soit la cohesion des joints de discontinuité.

3.1.2 - Morghologie_de la couverture latériti£ue

L'épaisseur de la couverture latéritique est très variable. En va-leur moyenne elle est de 20 mètres depuis la surface, mais on rencontre éga-lement des épaisseurs pouvant aller jusqu'à 40 mètres, voire 60 mètres.

Les latérites sont parcourues de réseaux karstiques. A la surface,on observe des dolines. En profondeur de nombreuses cavités et fractures serelayent et favorisent la circulation de l'eau. Le sondage 23-37 que nousavons réalisé se trouve dans une dépression naturelle de la surface, il arencontré de grandes quantités d'eau.

Le toit du minerai garniéritique sous la zone de transition quimarque la fin des latérites n'est pas régulier. Il suffit d'observer des cou-pes à l'échantillon industriel ou à l'essai minier pour se rendre compte qu'ilpeut y avoir des prolongements de latérites dans le minerai ou la roche saine.

Il apparaît donc que le schéma d'exploitation des latérites n'estpas simple, puisqu'un même front pourra rencontrer des épaisseurs très va-riables, des natures différentes, des zones de venues d'eau importantes etdes blocs (boulders) de roche flottant dans les latérites. La définition d'unegéométrie des talus dans ces conditions ne peut pas être unique (on y revien-dra au paragraphe 3.3) c'est pourquoi l'aspect géologique nous a guidé pourtenter d'interpréter l'hétérogénéité qui ressortait en conclusion de notreanalyse de documents de janvier 1977.

3.2 - Méjth£d£S_d_|_ijiv£S^iç[a^i£n_géote£hm"£U£ des latérite^

Les propriétés géotechniques des latérites s'abordent par deux spé-cialités usuelles : la mécanique des sols et la mécanique des roches, bienqu'aucune des deux ne réponde vraiment au cas très original des latérites.

A la mécanique des sols on emprunte l'étude des matériaux fins, àteneur en eau élevée.

La mécanique des roches fournit des éléments de compréhension desmilieux discontinus où prédomine le comportement des plans de fissuration etdes diaclases, où l'eau joue un rôle important de décohésion et lubrification.

- 8 -

L'étude des propriétés géotechniques des latérites s'appuie surtrois méthodes d'investigation :

- les essais in situ, tels que le pénétromètre, le piézomètre etdans une certaine mesure le sondage carotté interprété sur.place ;

- les essais de laboratoire sur échantillon prélevé intact ;

- l'essai en vraie grandeur, comme l'essai minier, le seul qui rendevraiment compte du comportement d'ensemble des latérites, à condi-tion qu'il soit interprété dans un esprit géotechnique.

Ces trois méthodes ont avantages et inconvénients - simplicité,rapidité, économie pour les avantages - imprécision, coût élevé pour lesinconvénients. Cette mission géotechnique aura eu le mérite de nous faireressortir ces éléments et de nous permettre avant même la réalisation des es-sais en laboratoire, d'améliorer et simplifier les méthodes d'investigationgéotechnique des latérites.

3.2.1 - Investigation_in_sííw

Le carottage à but géotechnique doit être limité aux cas particu-liers . En effet maigre tout l'intérêt qu'il presente, il ne peut pas doublerune campagne de sondages miniers.

La reconnaissance géotechnique doit donc utiliser les méthodes mi-nières :

1) Sondages_à_la_ tariere_ SPT

Les sondeuses FOX MOBIL de COFREMMI peuvent être facilement complé-tées par un équipement de pénétromètre type "Standard Penetration Test" (SPT).Il s'agit d'un petit carottier préleveur formé de 2 demi-cylindres, de 45 cmde longueur et l'l/2 de diamètre. Il est enfoncé en fond de trou, donc en s'in-tercalant avec les tarières, à l'aide d'un mouton de 63 kg frappant par l'in-termédiaire d'un train de tiges de petit diamètre.

Deux avantages du SPT :

- l'indication de la cohésion du terrain (voir notre rapport de jan-vier ) ;

- le prélèvement d'un petit échantillon, facile à récupérer en ouvrantles deux parties du tube préleveur, à des fins d'observations géo-logique et de mesure de la teneur en eau.

Cohésion et teneur en eau sont les deux paramètres essentiels quicaractérisent la tenue des latérites.

On consultera en annexe les logs des 2 sondages réalisés où la co-hésion était obtenue par un scissomètre de poche et la teneur en eau par pré-lèvement immédiat d'une centaine de grammes de latérites qui était pesée etétuvée sans délai au laboratoire de POUM.

- 9 -

2)

Ces sondages sont réalisés en général en rotation avec des couron-nes au diamant et récupération de la gaine avec un câble (wireline). Dans cecas le géologue chargé du suivi des sondages devra posséder un scissomètrede poche et si possible également un pénétromètre de poche, quoique ce der-nier soit plus difficile a interpréter car il intervient des termes dus à lafois a la cohésion et au frottement. On réalisera une mesure de teneur en eauet éventuellement des mesures de densité sur un petit morceau intact.

3) Pié_zomètres_

Chaque sondage carotté doit être équipé d'un piézomètre, car ilfournit une indication précieuse avec peu de frais supplémentaires. Encorefaut-il réaliser un bon piézomètre. Il nous semble que l'intérêt est de me-surer l'évolution de la nappe profonde au toit du minerai. Pour cela il estimportant que le piézomètre soit étanche dans toute sa partie supérieure afind'éviter des venues d'eau en provenance de la nappe sous cuirasse.

4) Le_pénêtroTmtpe_

II mesure l'effort de pointe et l'effort latéral d'une tige enfon-cée en pression. Cette méthode aurait pu être expérimentée lors de la pré-sente mission, mais le devis du LBTP était hors de proportion avec le coûtdu reste des travaux. Si une telle méthode était utilisée, et nous pensonsqu'elle apporterait en plus au mineur des indications sur les épaisseurs desdifférents faciès, il serait nécessaire que la COFREMMI s'équipe d'un tel ma-tériel. Il faut pouvoir disposer d'une poussée suffisante sur la tige par unancrage de la sondeuse dans la cuirasse (tarières). La pression est lue surun manomètre de précision. L'enfoncement se mesure par des graduations surla tige. La tête du pénétromètre, généralement conique, est reliée à l'appa-reil par une tige intérieure coulissant dans le tube extérieur, afin de pou-voir enfoncer alternativement la pointe, on mesure l'effort de la pointe, etle tube extérieur, on mesure le frottement latéral.

Les latérites humides ont un frottement latéral faible, il y a lu-brification naturelle des parois du tube. Par contre la transition et le mi-nerai garniéritique, de résistance à la pénétration voisine de celle des la-térites, ont un frottement latéral élevé.

L'essai de pénétromètre statique est rapide, il peut être réalisésystématiquement en phase d'exploitation pour cerner des poches de latéritemolle et sonder leur profondeur.

3.2.2 - Essais_de_laboratoire

Les essais de laboratoire, tant au LBTP à Nouméa, qu'au BRGM àOrléans ont été suivis attentivement et ont permis d'en tirer le maximumd'informations.

De nombreuses difficultés sont apparues lors des essais, par exem-ple, lors de la taille des éprouvettes triaxiales, qui sont soit trop mollesdans les latérites du sondage 23-37 vers 23 mètres de profondeur, soit tropdures ce qui entraîne un émiettement selon les petites veines ou marbruresqui les sillonnent dans tous les sens.

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On se reportera au compte rendu des essais en annexe pour trouverl'ensemble des résultats et commentaires.

Sans compter les difficultés de transport des échantillons, les es-sais de laboratoire sont difficilement adaptables à l'étude systématique deslatérites. Les modes opératoires français, tels ceux des Ponts et Chaussées,ont été mis au point pour les sols des climats tempérés. Limites d'Atterberg,granulométrie avec défloculant, n'ont pas la même signification pour les la-térites qui sont dépourvues d'argile au sens minéralogique.

On peut donc imaginer pour l'avenir une reconnaissance géotechniqueplus appropriée aux latérites. La solution consiste à monter un laboratoiresur le terrain, avec le minimum d'essais représentatifs sur les latérites.

- balanceset étuves pour teneur en eau et densité ;

- oedomètre pour consolidation et perméabilité ;

- moules Proctor et presse CBR (manuelle) pour compactage ;

- machine de cisaillement direct pour cohésion et frottement interne.

L'essai triaxial, très intéressant par ailleurs, est trop compliquépour une campagne systématique sur le terrain.

3.2.3 - Essai_minier

L'essai minier réalisé en 1974 devait répondre à un certain nombrede questions posées par SOFREMINES dans son avant-projet. Des enseignementsont pu être tirés des difficultés de roulage des engins, de la stabilité destalus obtenus, des venues d'eau sur les gradins.

Cet essai en vraie grandeur permet donc une meilleure approche géo-technique des latérites. Cependant, à la suite des premières conclusions quiviennent d'être données ci-dessus par la mission géotechnique, il apparaîtque les informations géotechniques à tirer d'un essai minier peuvent être ap-profondies .

1) Etude_ de 1a_ stabilité^ £ coupt_ terme_ e?_à_J'Ong_ tevme_ âes_ tçilus_~ 3 â ê haupeu£

AMAX à Prony a réservé une partie de son excavation pour des essaisde talutage avec pentes maximum.

Sur Tiebaghi, il faudrait disposer d'une grande épaisseur de couver-ture latéritique. Si on observe l'essai minier, le toit du minerai garniériti-que qui remonte en dôme sur la partie nord plonge au contraire sous un fortrecouvrement en partie centrale. Si cette configuration est associée comme pourle sondage 23-37 à des circulations d'eau importantes et à des latérites molles,le talutage poussé au maximum dans cette zone est un véritable essai de résis-tance .

Dans ce cas, il faut combiner un tel essai avec des mesures géotech-niques : pénétromètre au voisinage de la fouille et piézomètres crépines dansla nappe inférieure. Lorsqu'un glissement se prépare, il faut contrôler le ni-veau des piézomètres, effectuer des mesures de mouvement soit topographiques,soit à l'aide de fils, examiner les venues d'eau du terrain.

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Après le glissement on complète l'étude par l'observation des plansde glissement, par des essais pénétrométriques dans la zone remaniée et parun levé topographique. Le curage de la zone glissée» nécessaire par mesurede sécurité, avec rétablissement d'une pente plus douce, permet enfin l'ob-servation de la zone de contact à la base du glissement.

2) Etude_ du_drainacfe_

II est nécessaire de capter les eaux provenant de l'interface cui-rasse-latérite et latérite-minerai par des tranchées qui sillonnent les gra-dins. L'influence de ce drainage sur la stabilité d'une part et sur la por-tance des engins d'autre part peut alors être examinée au cours d'un essaiminier. La question importante à Tiebaghi qui conditionne la tenue des talusde grande hauteur est de savoir s'il est possible d'obtenir un véritable es-sorage des latérites molles baignant dans les reseaux de circulation d'eauau contact du minerai garnieritique.

Nos observations sur l'état actuel de l'essai minier de 1974 serésument ainsi :

- les talus verticaux ont une bonne tenue à long terme. On observeun glissement superficiel sous la cuirasse et des fissurationsqui amorcent des glissements un peu plus profonds. Mais il n'y apas eu à proprement parler de grands mouvements de glissementcomme à Prony sur l'essai minier d'AMAX ;

- l'érosion par l'eau de pluie est plus marquée sur les pentes fai-bles où elle chemine plus longuement en pénétrant profondément dansdes crevasses ;

- il n'y a pas de résurgences de la nappe profonde du minerai gar-nieritique. En fait, l'époque de nos observations était particu-lièrement sèche ce qui a conduit à un aspect favorable.

3.3 - Stabfl vt£ des .taUis_

Lors de notre premier rapport "analyse des documents géotechniques"nous avions conclu à une bonne stabilité des latérites. Sur 2 0 mètres de hau-teur on pouvait envisager des talus avec des pentes de 35° à 45°.

Après cette mission géotechnique d'observation sur le terrain, nouspouvons conserver cette conclusion et préciser certains points. Il a été misen évidence des zones de teneur en eau élevée dont les propriétés mécaniquessont amoindries. A la seule analyse des documents nous ne pouvions savoir s*ils'agissait d'une hétérogénéité des latérites. Maintenant nous pensons que lacause est à chercher dans les circulations karstiques à la faveur d'un reliefen dépression du terrain.

Avec les éléments dont nous disposons, ces zones de latérites mollescoïncident souvent avec les fortes épaisseurs de recouvrement, supérieures à20 mètres.

Pour le projet de faisabilité, comme il est nécessaire de disposerde valeurs, nous proposons les règles simples suivantes, basées sur une éva-luation à partir des tables de Hoek, un calcul de stabilité en rupture plane,et sur nos observations.

- 12 -

1) Pentes_adnissibZes

- recouvrement inférieur à 20 mètres depuis la surface : pentegénérale 40° ;

- recouvrement égal à 30 mitres depuis la surface : pente générale30° ;

- recouvrement supérieur à 30 mètres depuis la surface : pente àétudier selon les cas d'espèces".

On se reportera en annexe pour la justification de ces valeurspar le calcul. On n'oubliera pas qu'elles n'ont qu'un caractère indicatifet que c'est volontairement qu'elles ont été arrondies à des chiffres sim-ples, car un sol aussi hétérogène et mal connu que les latérites ne se metpas en équation.

2) Talutage

Les latérites ont une meilleure tenue avec de petits talus raideset des gradins intermédiaires.

Cela a plusieurs avantages :

- offrir une surface réduite à l'érosion des eaux de pluies ;

- permettre de drainer l'eau de pluie par les gradins au moyen detranchées ;

- donner la possibilité de jouer sur la pente générale par une suc-cession de talus de moins en moins raides (voir schéma de talutage).

Dans le cas d'utilisation d'une dragline, un talus sans gradin ales mimes avantages qu'une succession de talus, car le godet de la machineréalise une surface lisse imperméable à l'eau et le talus peut facilementêtre adouci pour pénétrer dans les latérites de moins bonne tenue, en généralà la base du recouvrement.

3) Conditions_à_pesgecter

- Observations journalières de la stabilité

Les pentes raides des talus sont stables à court terme. Ce qui dif-férencie le court terme du long terme dans un tel cas, c'est l'attention qu'onporte au talus : un talus abandonné pour raisons diverses, déplacement du chan-tier sur d'autres parties de la mine, période pluvieuse prolongée... devientrapidement un talus à "long terme", c'est-à-dire avec de moins bonnes capaci-tés de tenue, car soumis à l'action de l'eau et de la décompression.

- Evacuation des eaux de pluies, drainage des deux nappes :

. La nappe supérieure sous la cuirasse très sensible à la pluviométriepeut efficacement être drainée par une tranchée en amont du front de l'excava-tion du type de celle d'AMAX à Prony.

î: Nota : Les hauteurs supérieures à 30 mètres représentent pour nous une in-connue. En principe ces zones sont limitées en surface et il estenvisageable de conserver la même pente de 30° si la longueur dutalus est réduite et si le drainage est bien réalisé. Sinon la mé-thode de calcul donnée en annexe permettra de résoudre chaque cas

particulier.

- 13 -

. Les eaux de pluie sont évacuées par des tranchées sur les gradinsau pied des talus.

. La nappe inférieure qui circule dans le niveau fracturé du facièsde transition doit pouvoir se drainer par des tranchées à la base du talus,pénétrant perpendiculairement à la pente et débouchant sur un collecteur pa-rallèle au talus.

Les latérites sont suffisamment imperméables pour qu'on puisse sedispenser de feuilles plastiques au fond des tranchées.

- Attention particulière aux fortes épaisseurs de latérites, auvenues d'eau importantes, aux zones hétérogènes, en particulier dans les do-lines ou les dépressions du toit du minerai garniéritique. Il faudra s'assu-rer que les latérites molles se drainent bien, non pas dans leur masse, maispar les systèmes de fracturation et de cavités dans lesquels l'eau circule.On pourra prévoir, dans le cas où le niveau piézométrique ne serait pas suf-fisamment rabattu par les tranchées de drainage, des forages subhorizontauxde 30 mètres de longueur environ, placés à la base des talus pour drainercet horizon de latérites molles.

4) Vne_ êtude_ de_stabylitê est donnée en annexe dans le but de fairecomprendre les phénomènes. Il s'agit de prendre en compte :

- un plan de fissuration verticale, préexistant dans les latérites,dont les propriétés sont mal connues mais qui possède essentiel-lement une cohésion à court terme. Celle-ci diminue sous l'effetde la décompression du terrain et des circulations d'eau depuisla surface, jusqu'au moment où il y a rupture par décollement ;

- un plan de glissement subhorizontal traversant une zone de laté-rites molles, généralement placée au toit des garnierites mais pou-vant également emprunter des zones de fortes circulations d'eauprovenant de discontinuités héritées de direction quelconque.

Dans cette zone, on tient compte des pressions interstitiellespour l'étude de stabilité à court terme, avant drainage.

Cette configuration s'étudie par la stabilité d'un bloc délimitépar une surface polygonale et non une rupture circulaire qui intervient seu-lement dans un milieu homogène.

De la sorte, on a une idée de la surface la plus défavorable, enparticulier à quelle distance de la crête de talus se situe le plan de rup-ture. Ceci est un élément déterminant pour la stabilité locale d'une dragli-ne dont le polygone de sustentation devra se trouver en arrière de cette fis-sure . On remarque que la fissure la plus défavorable se trouve dans la penteou en crête de talus et qu'une surface de glissement débouchant à 5 ou 10 mè-tres du bord du talus a un coefficient de sécurité très confortable, ce quiassure à la dragline une bonne stabilité .

3.4 - ]_es

3.4.1 - Observations

Le sondage réalisé dans la verse n° 3 de l'essai minier est révéla-teur d'un phénomène propre aux matériaux latéritiques. En effet, les latéri-tes apparaissent très foisonnées mais peu humides. Après quelques années onse trouve en présence d'une éponge vidée de son eau mais non comprimée par lepoids de la terre.

A l'inverse de ce qui se passe dans un remblai de sols sablo-argi-leux, il n'y a pas de consolidation par tassement sous le poids propre. Leslatérites évacuent la plus grande partie de leur eau mais gardent leur faibledensité foisonnée.

Il faut donc se méfier de l'apparente stabilité des décharges quiest donnée par la croûte superficielle. La base est encore molle et humideet subit des mouvements. Nous en avons noté les signes en surface par des cre-vasses .

Cependant, il faut noter que les verses disposées sur une croupese drainent mieux et sont donc plus stables (verses hautes n° 1 et 2) quecelles accumulées en fond de talweg (verse n° 3).

A Prony, nous avons également pu constater qu'une décharge réaliséeà la dragline avec une légère hauteur de chute qui favorise le compactage sansdéstructurations est très stable, malgré des pentes très raides. Par contre,les décharges de camions présentent des signes de mouvements (crevasses).

3.4.2 - Disgositions à prévoir

La stabilité des décharges de latérites ne peut être assurée quepar une densification, obtenue soit par faible remaniement initial soit parcompactage en couches successives. Dans ce dernier cas, on peut expérimenterune méthode d'alternance de séchage et compactage sur deux verses.

Les talus des décharges seront compris entre 25° et 30°, compromisentre des pentes faibles à forte érosion superficielle et des pentes fortesà glissements de masse par décompression des latérites, ouverture de fissureset ramollissement par l'eau.

Le sommet des décharges sera légèrement pente vers un point basd'où partira une tranchée d'évacuation des eaux de pluie.

Les décharges reposeront sur un substratum perméable (couche de gre-nailles) et butée en pied par un petit remblai de blocs de cuirasse. Le drai-nage de la base pourra être renforcé par des réseaux de tranchées remplies degrenailles, réalisés dans le terrain en place.

Enfin, on suivra avec intérêt les expériences de replantation d'her-bes et d'arbres réalisées â Prony par AMAX et les Eaux et Forêts. La conditionessentielle est de sauvegarder la couche superficielle du terrain naturel quicontient l'humus et de la "greffer" sur les décharges de latérites qui sont"stériles", agronomiquement parlant.

A N N E X E S

o 5 Xi

Terrain naturel

10-

20-

30-Minerai

garniéritique

SCHEMA DE TALUTAGE DANS LES LATERITES

>zmxm

ANNEXE.2.

Tranchée jusqu'à la base du niveaucuirassé

COUPE AA

Tranchée dans le premier gradin sous leniveau cuirassé.doit être dimensiormee pour évacuer (a nappesous cuirasse.

Tranchées interméd ¡aires poureaux de pluie.

Minerai garnieritique.Drainage de la nappe au toit du mineraipar saignées/et tranchée collectrice.

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-_,. I

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1"VUE EN PLAN

SCHEMA DE DRAINAGE DES

TALUS DANS LES LATERITES.

ANNEXE_3_

Engazonnement etplantations sur terrainsuperficiel rapporté Drain Sens de progression de ta décharge

Bermetpour hauteur >1O m )

Talus de pied(grenaille compactée)

y Tranchée périmétrique

DISPOSITIONS DES TALUS ET DU DRAINAGE

DES DECHARGES DE LATERITES

A N N E X E . ^

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-••Sondage 21-37d

SCISSOMETRE _ PENETROMETRE DE POCHE

ET TENEUR EN EAU SUR SONDAGES GEOTECHNÍQUES

ANNEXE . 5 .

TIEBAGHI _ ALPHA SUDSondage géotechnique 23_37d

COFREMMI20.06.77

Prof.im)

Description outil passe réciEIcmT

échantillonlabo

cohésionSCiSSO

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Observations

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ANNEXE-6.

TIEBAGHI -ALPHA SUDSondag e géotechnique 23.37e

COFREMMI22.06.77

ProfIm)

Description OUti passe recup(cm}

échantillonlabo

cohésion5C1S50

(bar)pea poche

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78

77

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4,00m cío 2S.37)

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ANNEXE . 7 .

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15.

16.

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18.

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21.

22.

TIEBAGHI -ALPHA SUDSondage géotechnique

Description

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(sur sec)

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24.06-77

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ANNEXE-8.

TIEBAGHI _ALPHA SUDSondage géotechnique Verse 09-21

COFREMMI30.06.77

Pröf(m) Description outil passe recup

fcm)échantillon

labocohésion

SCiSSO_Jbar)

penrpochí(bar) [sur sec Observations

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Implantation du sondage verse 09-21

ANNEXE 9

LES ESSAIS GEOTECHNIQUES EN LABORATOIRESUR LES LATERITES DE TIEBAGHI

1 - PREAMBULE

Cette annexe développe la deuxième partie de la mission géotechniquesur les latérites du gisement de Tiebaghi, en annexe de l'exposé des travauxsur le terrain qui fait 1*objet du rapport principal.

L'intérêt des essais de laboratoire, qui au premier abord n'apparais-sait pas de façon évidente à cause de la difficulté de transport des échantil-lons et également parce qu'il s Agissait de la quatrième campagne de ce type,résidait pour nous dans la recherche d'une meilleure caractérisation tant phy-sique que mécanique des sols latéritiques avec l'appui d'essais élaborés, sui-vis et interprétés de façon détaillée.

Ainsi, nous avons voulu étudier particulièrement :

- l'évolution du comportement des échantillons de latérites, depuisleur prélèvement sur le site jusqu'à l'essai en laboratoire, comptetenu de la fragilité de ce matériau ;

- 1 hétérogénéité des caractéristiques mécaniques des latérites, encherchant une corrélation de celles-ci, soit avec la profondeur,soit avec la nature géologique, soit plus simplement avec un para-mètre simple comme la teneur en eau ;

- les méthodes simples qui permettront à l'avenir de caractériser lecomportement des latérites, en mettant à jour les paramètres lesplus significatifs et en rejetant ceux qui n'apportent aucune infor-mation à laquelle on puisse valablement rattacher le comportement.Dans le texte principal nous avons sommairement décrit quelles étaientà notre avis ces méthodes. Les essais que nous commentons ci-aprèsont permis dfétayer ces conclusions ;

- enfin, l'argument décisif qui nous a poussé à demander des essais delaboratoire était de contrôler par nous-mêmes la crédibilité d'essaisusuels sur des matériaux inhabituels, c'est ainsi que pour plus defiabilité nous avons fait faire les essais par deux laboratoires,permettant ainsi dans le même temps de redonner toute leur valeuraux essais antérieurs de 1973 et 1974.

L'enjeu était important puisqu'il s'agissait de définir une valeurd'angle de pente des latérites, donc un paramètre mécanique représentatif d'unmatériau peu étudié, ni sol ni roche, hétérogène, discontinu et saturé d'eau.

Les calculs de stabilité que nous présentons en annexe 10 reposentsur les conclusions de ces essais, on comprend donc leur importance dans cerapport final, même si intuitivement les résultats avaient pu être donnés dèsla fin de la mission sur place.

- 2 -

2 - LE PRELEVEMENT DES ECHANTILLONS

Le prélèvement des échantillons a été effectué au cours des travauxde sondages géotechniques sur le site de Tiebaghi en juin 1977.

Le nombre et la situation des éprouvettes peuvent être consultésfacilement sur les logs des sondages.

Les échantillons intacts sous gaines laiton, paraffinées et ferméesaux extrémités par des bouchons en plastiques, proviennent de deux sondagesdans les latérites et un sondage dans une verse de l'essai minier :

- 23-37 e : 8 gaines, 6 confiées au LBTP, 2 au BRGM ;

- 21-37 d : 5 gaines, 4 » » , 1 " .

- verse 09-21 : 4 gaines.

Dans son rapport d'essais, le LBTP émet quelques réserves sur laqualité des prélèvements. Il nous a semblé au contraire que les prélèvementsétaient aussi intacts que possible, étant donné les difficultés provenant dela présence de l'eau et de la fragilité des latérites.

En effet, après quelques mises au point qui nous ont conduit à re-jeter un premier sondage 23-37 d, le pourcentage de récupération des carottesa la trousse coupante est excellent, comme il apparaît sur les logs des son-dages. Le LBTP prétend qu'il s'est produit un tassement des latérites dans lecarottier pendant son enfoncement. Nous pensons qu'il n'en est rien car plu-sieurs indices nous démontrent que les latérites sont intactes :

- les courbes oedométriques qui indiquent l'allure du tassement d'unsol sous des charges n'ont pas la cassure caractéristique d'un pré-chargement, soit naturel appelé pression de consolidation» soit dansce cas induit par le carottier ;

- les densités sèches des différents tronçons découpés dans les éprou-vettes de 1 mètre sont très voisines, seule l'hétérogénéité des la-térites permet d'expliquer la dispersion des valeurs ;

- il semble difficilement possible de comprimer un échantillon de soldans un carottier sous le seul effet des frottements sur les paroisou d'une surpression provoquée par la boue du forage. Ou alors ilfaudrait remettre en question le carottier à piston stationnaire ettous les carottiers à trousse coupante enfoncés par pression quisont spécialement indiqués pour les sols sensibles (argiles, vases...)parce qu'ils ne remanient pas les sols comme le font les dispositifsà rotation.

Il faut évidemment mettre à part les carottages dans la verse del'essai minier où la compression des éprouvettes à l'intérieur du tube étaitdue à la présence de graviers de cuirasse qui ont bloqué la trousse coupanteet provoqué ainsi une compression visible d'un matériau très foisonné.

Par contre, nous admettons parfaitement l'explication du LBTP quiconsidère que les zones remaniées à l'extrémité supérieure des échantillonssont le fait d'un dépôt provenant des couches supérieures lors de la descentedu carottier. Nous ajouterons également que cette zone, non confinée par leremplissage complet de la gaine, a pu se décomprimer sous l'action des se-cousses pendant le transport.

- 3 -

En effet, avec le transport il est illusoire de parler d'échantil-lons parfaitement intacts et représentatifs de l'état in situ. Si le LBTPconsidère que les résultats des essais sont optimistes du fait d'un mauvaiscarottage qui comprime les échantillons, nous pensons que le transport réé-quilibre cet excès en détruisant une bonne partie des structures fragilesdes latérites.

Ceci est particulièrement vrai pour les latérites les plus molles,donc celles qui nous intéressent le plus particulièrement pour la stabilité.Nous avons pu constater qu'aussitôt extraites du forage elles commençaient àperdre leur cohésion naturelle, diminuant de diamètre à l'intérieur de lagaine et perdant de l'eau sous l'effet des mouvements. Malgré toutes les pré-cautions prises pour ces échantillons, particulièrement ceux du sondage 23-37eà partir de 20 mètres de profondeur, la structure originelle a été rapidementperdue.

Néanmoins, il reste que les valeurs de résistance que nous analy-sons ci-après se comparent suffisamment bien avec les essais rapides de chan-tier (scissomètre de poche) et nos observations sur les tenues des talus del'essai minier pour que nous puissions les utiliser raisonnablement dans noscalculs.

3 - PROGRAMME DES ESSAIS - RESULTATS

Les essais sur les échantillons de latérite comprennent :

- des identifications : teneur en eau, densité sèche, limitesd'Atterberg ;

- des essais mécaniques : triaxial non consolidé-non drainé, triaxialconsolidé-non drainé avec mesure de la pression interstitielle, ci-saillement rectiligne ;

* des essais de compressibilité : oedomètre avec mesure de la permé-abilité ;

- des essais de compactage : essai normalisé PROCTOR.

Les tableaux récapitulatifs des résultats des essais, par le labo-ratoire du BRGM et par celui du LBTP peuvent être consultés ci-après. L'en-semble -des courbes a été rassemblé dans un document séparé pour ne pas ren-dre confus le présent rapport. Nous détaillons et commentons ci-après chacundes essais.

3.1 - £s£a^s_s£rjatér1tet jlntacte

3.1.1 - Poids sgécifitjue aggarent

Encore appelée "densité sèche" dans le cas où l'on compare les poidsspécifique apparent du sol à celui de l'eau, cette caractéristique donne l'é-tat de compacité en place des sols.

Dans notre rapport de janvier 1977 nous avions noté une dispersiontrès importante des densités sèches. Nous avons voulu vérifier que cette dis-persion était une propriété des latérites ou bien qu'il existait une loi devariation avec la profondeur.

- 4 -

La dispersion est effectivement très importante. Elle se justifiemieux quand on compare la valeur et la nature de la latérite. Ainsi l'échan-tillon 21-37 16,65-17,50 (BRGM) a une densité de 1,20 dans une partie de la-térite rougeâtre et 1,05 dans un passage de latérite jaune bariolée de rouge.

Le LBTP a essayé de trouver une variation de la densité le long del'éprouvette de 1,00 m du fait de la compression lors du carottage. La preuven'est pas évidente comme nous l'avons dit plus haut, sauf pour l'échantillon23-37 9,40-9,80, mais en se référant au log de ce sondage on note quTil y aeu des difficultés au prélèvement à cause de la présence de grenailles. Nousavons tracé sur la figure 1 la variation de yà avec la profondeur pour lesdeux sondages. Une loi très générale s'en dégage :

- pour le sondage 23-37e où la latérite est très molle en profondeur,la densité sèche décroît avec la profondeur ;

- pour le sondage 21-37 d il n'y a pas de variation avec la profon-deur, le dernier point à 20,00 m se situe déjà dans la transitiongarniéritique.

Comparaison faite avec les densités des précédentes campagnes quenous avons également fait figurer en fonction de la profondeur figure 2, laloi de variation est la même : diminution avec la profondeur pour le sondage15-29a qui atteint 25,00 m dans les latérites molles.

Nous avions donné une valeur moyenne de 1,08 en janvier 1977. Icila moyenne est de 1,11 (zone de transition garniéritique exclue), ce qui dif-fère très peu.

3.1.2 - Poids_s¡)ecifigues des grains

Nous n'avons pas redemandé cet essai au LBTP qui avait donné desvaleurs très acceptables lors des précédentes campagnes de 1973 et 1974.

Notre laboratoire du BRGM a obtenu trois valeurs de ys comprisesentre 3,50 et 3,80. Nous rappelons que l'analyse minéralogique avait permisde calculer un poids spécifique de 3,79.

3.1.3 - Teneurs_en_eau

Nous avons effectué cette mesure à titre de contrôle de l'humiditédes échantillons à leur arrivée au laboratoires par comparaison avec les dé-terminations que nous avions fait faire sur place par le laboratoire de POUMde C0FREMMI.

On note quelques différences minimes, mais pour la majorité deséchantillons la teneur en eau n'a pas varié. On s'aperçoit que pour les te-neurs en eau la dispersion est également très grande. Mais en prenant la moyen-ne des valeurs sur plusieurs prises à l'intérieur d'un même échantillon onarrive à lisser la courbe de variation de la teneur en eau avec la profon-deur, comme le montre le graphique figure 1 par rapport à celui de l'annexe 4.

Pour un même sondage, la courbe forme un S, avec un maximum vers9-10 m (présence de la nappe sous cuirasse, malheureusement il nous manquedes valeurs entre 5 et 10 mètres) et un autre vers 20 m (approche de la se-conde nappe au toit du minerai garniéritique). L'allure est nette pour lessondages 23-37c et 15-29a (de la précédente campagne), car dans ces sondagesqui dépassent la profondeur de 20 mètres on a rencontré la nappe profonde.

- 5 -

Ö t/m:

O.B OS 1.0 l.l 1.2 1.3 1.4

5 -

25-

W %

20 30 40 50 60 70 60 90 100

LBTP• 23-3 7 t

.21.374

Fig. 1 : TIEBAGHI - Densités sèches et teneurs en eauen fonction de la profondeur

- 6 -

d t /m 3

0.6 0.9 1.0 I.I 1.2 1.3 141 1 1 1 1

10

15

20-°

25

30 L

W %

40 50 60 70 60 90 100

Sondages de 1973'

O Sondog« 15.29 o

O w 24.33

Sondog— don» I'mol mlnlwi

¿chantillón» 187 et luivontt

^ 166

Fig. 2 : TIEBAGHI - Densités sèches et teneurs en eauen fonction de la profondeur.

- 7 -

3.1.4 - Limites_d^Atterberg (fig. 3)

Dans notre rapport de janvier 1977 nous avions dit combien ces dé-terminations de la liquidité et de la plasticité avaient un caractère subjec-tif, puisqu'elles dépendaient d'un mode opératoire conçu pour les argiles desclimats tempérés.

En effet l'état liquide correspond pour les argiles à une teneur eneau élevée qui les rend impropres à tout usage géotechnique. Or les latéritesont en place une teneur en eau supérieure à cette limite de liquidité et pour-tant elles tiennent sur des talus verticaux.

Les valeurs des limites d'Atterberg que nous avons obtenus par lesdeux laboratoires sont très semblables à celles des précédentes campagnes etnous ne pouvons encore une fois que conclure sur des valeurs représentativesde l'état remanié des latérites. Leur indice de plasticité est très faible,ce qui est une originalité des latérites dont le domaine plastique est peuétendu.

En résumé, les latérites dans un état remanié sont soit très liqui-des, soit presque solides (état actuel des verses), l'état plastique nereprésentant pas une gamme de teneurs en eau très large : la limite de liqui-dité se situe entre 50 et 70 % et la limite de plasticité entre 40 et 60 %.Nous verrons plus loin que la limite inférieure correspond à l'état optimumde compactage (34 et 41 % sur deux essais).

3.1 .5.- Granulometries

L'analyse granulométrique n'a pas une valeur très indicative, puis-que le mode opératoire consiste à briser les structures des latérites intac-tes et à séparer les particules par agitation et floculation. Le mode opéra-toire agit donc sur le résultat obtenu et ce résultat ne pourra pas être misen parallèle avec des caractéristiques semblables d'argiles courantes.

Nous n'avons donc pas jugé utile que le LBTP reprenne ces essais,puisque ceux de 1973 et 1974 nous avaient déjà renseigné sur les pourcentagesde particules argileuses inférieures à 2 u, de l'ordre de 40 %. A titre decontrole et pour juger de la difficulté de l'essai, notre laboratoire a entre-pris trois analyses qui heureusement avec le mime mode opératoire normalisédonnent les mêmes allures de courbes.

3.1.6 - Essais_oedometrihues

Nous avons attaché une grande importance à ces essais parce qu'ilssont très riches en informations concernant le comportement des latérites sousl'effet des charges et ils nous ont servi à la compréhension de phénomènesnouveaux sur le rôle de l'eau. Nous avons demandé que soient tracées les cour-bes de consolidation avec le temps, car nous avions noté dans notre rapport dejanvier 1977 que nous ne nous expliquions pas pourquoi la consolidation étaittrès rapide pour des sols dont la perméabilité était très faible.

Les courbes de consolidation avec le temps du LBTP nous donnentl'explication de ce phénomène :

1

CO

1

LU

ü

.AS

TI

_i

0.

LUO

UJÜ

10 .

90 100

LIMITE DE

Sondage« 1977

LIQUIDITE WLL37

37

/ • LSI I I-

fa 21- X1« 23.;

Fig. 3 : TIEBAGHI - Limites d'Atterberg des échantillons de latérite

- 9 -

En effets les latérites, même saturées» présentent un tassementtrès rapide dans une première phase, qui correspond à ce que lTon appelleen mécanique des sols la consolidation hydraulique ou consolidation "pri-maire". Tout ce passe comme si la surpression appliquée à l'échantillon aumoment de l'essai, qui devrait en principe se transmettre à l'eau intersti-tielle, se dissipait très rapidement par un réajustement de la structure dela latérite à la faveur d'interstices non saturés d'eau.

La seconde partie de la courbes après un changement de pente, con-firme cette hypothèse, puisque l'échantillon continue à tasser sous la chargealors que la surpression d'eau a déjà été entièrement absorbée. On appellecette partie de courbe la consolidation "secondaire" qui correspond à un ré-arrangement de la structure et qui est en général très faible en mécaniquedes sols classique.

L'échantillon tasse donc indéfiniment dans des proportions non né-gligeables, ce qui pourrait induire un opérateur en erreur, pensant que laconsolidation, au sens hydraulique, n'est pas terminée, alors qu'elle a étéinstantanée ou presque au début de l'essai.

Nous en concluons donc, d'une façon imagée, que la latérite possèdedeux réseaux d'eau interstitielle. L'un saturé de faible perméabilité en com-munication avec 1*extérieur, l'autre non saturé fait d'alvéoles poreuses fer-mées qui permettent à l'échantillon de tasser sans départ d'eau.

Les valeurs du coefficient de consolidation Cv sont donc très éle-vées, traduisant une consolidation rapide.

Cv = 1O~2 cm2/S

A titre indicatif, le coefficient de consolidation d*une argilesableuse est de l'ordre de 10~3 cm2/S.

Comme nous l'avons souligné plus haut, les courbes indice des vides- pression de consolidation n'ont pas de coude caractéristique d!une pressionde consolidation. En effet, les latérites sont des matériaux dont le comporte-ment s'apparente plutôt à celui d*une roche.

Pour la même raison, on ne peut pas chercher une relation entre lecoefficient de compression Cc et la limite de liquidité comme pour les argi-les normalement consolidées, bien que par coïncidence on vérifie grossière-ment la relation de Skemton :

Cc = 0,0084 (WL - 13)

pour WL = 70

Cc =0,48

- 10 -

3.1.7 - ?ssais_mécanL2ues (voir tableau)

C'est sur les essais mécaniques que nous avons le plus à apprendre,car nous avions indiqué dans notre rapport de janvier 1977 que l'essai decompression simple ou triaxiale non consolidée-non drainée ne donnait pas suf-fisamment d'indications sur le comportement "effectif" et sur le role de l'eau,

Nous avons donc demandé aux deux laboratoires les essais suivants :

- triaxial consolidé-non drainé avec mesure de la pression intersti-tielle ;

- triaxial non consolidé-non drainé ;

- cisaillement rectiligne consolidé-drainé ;

- cisaillement rectiligne non consolidé-non drainé.

3*1.7.1 -

Quelques essais de ce type étaient nécessaires pour comparer lesrésultats obtenus à ceux des précédentes campagnes de 1973 et 197H.

De plus des essais au scissomètre ont été réalisés sur chaque éprouvette avant Vessai triaxial pour vérifier que l'état de l'échantillon au la-boratoire était peu différent de celui à la sortie du forage.

Les quelques résultats de l'essai au scissomètre donnés ci-dessoussont révélateurs d'une perte de cohésion pendant le transport et le stockage,malgré toutes les précautions prises :

Sondage 2]-37d

Sondage 23-37e

Profondeur(m)

9-1011,50-12,5014,50-15.50

20-21

10,30-10,8017,40-18,2023,20-24,10

scissomètre

sur placeC u en bars

0,65-0.850,95-0,800,70-0,801,1 -0,75

0,70,85

0,47-0,32

en laboratoireC u en bars

0,460,480,560,52

0,50,750,67

Sur ce dernier sondage 23-37e il a même été impossible de conserverla consistance intacte des latérites des échantillons 21,10-22,20 et 24,20-25,20 qui ont donc été rejetés.

TIEBAGHI

ESSAIS TRIAXIAUX ET CISAILLEMENT

RESULTATS

Sondage

21-37

23-37

Profondeur

9-10

11,5-12,5

14,5-15,5

16,5-17,50

n

H

20-21

10,30-10,80

10,80-11,70

13,90-14,50

M

17,40-18,20

20,20-21,10

23,20-24,20

25,20-26,10

Type essai

Triaxial UU

Triaxial UU

Triaxial CU

Triaxial CU

Cisaill. UU

Cisaill. CD

Triaxial UU

Compressionsimple

Triaxial UU

Triaxial CU

Cisaill. CD

Triaxial CU

Triaxial CU

Cisaill. CD

Triaxial CU

Triaxial CU

Cu

0,8

1,1

0,3

0,3

0,65

0,57

(0*3 a

tr3»lb

20

7

33

21

27°5

1 bar

ar (a

Ccu

0,6

0,7

1,0

a\-o

0,3

0,65

*cu

32

23

22

3-^,6

29

3,1 b

24°

C

0,3

0,25

0

0,7

0,2

b Au-

0

0

Au=0,

0,5

37

37

21

33

35

0,133)

44

36

204 b)

32

EO

55

EO.5

55

53

80

47

41

750

15

-

El

99

74

140

360

-

44

1285

171

50

52

E2

113

90

156

120

138

59

1700

145

69

Rupture

0 00000000

0 00

0

00 0 0

Observations

circuits satures

2 éprouvettes

essai selon joint

circuits saturés

2 essais

consol, avec contrepression

pic : c1 = 0,75 bar

1 éprouvette

2 éprouvettes

pic : c? «• 0,2 bar

1 éprouvette

Légende : Qrupture e n tonneau

Jjjrupture selon un plan

Les essais soulignés sont ceux du B.R.G.M..

- 12 -

Ce premier point montre que les valeurs que nous analysons ci-aprèssont inférieures aux valeurs réelles. Les cohésions et angles de frottementnon drainés sont tracés sur le graphique figure M- avec ceux des essais de 1973et 1974 qui concernaient les deux sondages géotechniques 15-29A et 24-33.

La dispersion des résultats masque la comparaison. Un examen atten-tif des valeurs, en s'appuyant sur les courbes des essais et les autres carac-téristiques des échantillons, ne permet pas de tirer de corrélations très pré-cises.

D'une manière générale, les cohésions diminuent avec la profondeur,de 0,8 bar environ ver 10 mètres de profondeur à 0,3 bar au-delà de 20 mètres,alors que les angles de frottement non drainés gardent une valeur pratiquementconstante, de 1Tordre de 20°.

Le module de déformation élastique est compris entre 40 et 110 bar,croissant avec la contrainte latérale mais insensible au mode de rupture de1'éprouvette, en tonneau ou en rupture plane. Ces faibles valeurs sont uneconfirmation de la grande compressibilité des latérites sous les charges.

Mais ces essais ne renseignent pas sur le role de lTeau dans l'écra-sement non drainé. On peut noter qu'à la différence des argiles saturées l'an-gle de frottement non drainé n'est pas nul, ce qui indique qu'une partie de larésistance offerte par la structure augmente par un phénomène de consolidationinstantanée sous la contrainte latérale. Nous savons que cela est possiblepuisque les essais oedométriques ont prouvé que la consolidation pouvait êtretrès rapide sans départ d'eau.

En ce qui concerne l'échantillon 11,50-12,50 du sondage 21-37d quia donné une cohésion très élevée mais un angle de frottement non drainé faible,nous donnons l'explication suivante à cette exception :

Les éprouvettes 2 et 3 chargées à 1 et 2 bar ont des courbes de dé-formation non linéaires et particulièrement celle de 1'éprouvette n° 3 quiprésente une inflexion et un applatissement marqués. C'est le signe d'uneperte de structure de la latérite, perte confirmée par l'essai au scissomètrequi indique une chute de cohésion entre le moment du prélèvement et celui delTessai. Les cercles n° 2 et 3 sur le diagramme de Mohr sont d'un diamètreplus faible que normal, donc ils minorent l'angle de frottement tout en aug-mentant la cohésion. Les valeurs devraient être du même ordre que celles del'essai précédent 9-10 m, soit Cu = 0,8 bar et <f>u = 20°.

3*1.7.2 -

Cet essai simple est à notre avis le plus représentatif du compor-tement des latérites. Il permet en effet :

- de mesurer la consolidation puis le tassement pendant le cisaille-ment ;

- de déterminer les caractéristiques de cisaillement d'un joint, àl'état intact avec sa cohésion et à l'état cisaillé avec son anglede frottement.

Les essais ont été effectués par le B.R.G.M..

- 13 -

5 .

10 -

15 -

20 .

0.5

C U

1.0

(bar)

IJ5 2.0 0

V u (degrés)

10 20 30

30

•

-

-

o

o

+

1

o

o0

o

•

0

1

1

I

1-

-

0

-

1

1977"O Sondogt 23 .37«

*+ o 21.37 dI973.I974J

o Sondog« 15.29 A

O « 24.33

Fig. 4 : TIEBAGHI - Essais triaxiaux non consolidés-non drainéscohésion et angle de frottement en fonctionde la profondeur.

a) Essai non consolidé-non drainé

Un seul essai de ce type a été réalisé sur l'échantillon 21-3716,50-17,50. L'angle de frottement obtenu de 33° est élevé malgré la rapi-dité du cisaillement car il y a un effet de consolidation sur le plan derupture.

b) Essais consolidés-drainés

Nous avons cherché à réaliser ces essais sur des joints intacts.Deux échantillons seulement présentaient cette opportunité :

- échantillon 21-37, 16,50-17,50, avec une surface de séparationentre une latérite rouge et une latérite jaune bariolée ;

- échantillon 23-37, 13,90-14,50, avec une zone de transition rema-niée. Malheureusement ce passage trop friable n'a pas pu être re-tenu pour l'essai.

Nous n'avons pas obtenu la cohésion du joint car celui-ci n'étaitpas assez cohérent pour rester intact à la mise en place dans l'appareil. Parcontre l'angle de frottement qu'il a donné de 21° est celui qu'on peut retenirpour une surface de discontinuité préexistante dans les latérites.

L'essai sur l'échantillon 23-37e, 13,90-14,70, réalisé sur une la-térite intacte sans joint préexistant donne une cohésion effective à la rup-ture de 0,75 bar, caractéristique qui, bien qu'elle soit drainée, est compa-rable à la cohésion "apparente" ou non drainée. L'éprouvette a subi un gon-flement pendant le cisaillement d'une façon analogue à une argile surconsoli-dée dont la structure foisonne en se rompant.

L'angle de frottement effectif obtenu en consolidant puis cisaillantla même éprouvette est de 35°, valeur excessivement élevée si on la compareà celles des argiles (20°-25°). Il s'agirait plutôt de l'angle de frottementd'un sable.

En résumé, les essais de cisaillement permettent d'attribuer auxlatérites les valeurs mécaniques effectives suivantes :

joint préexistant : cohésion faible (estimée à 0,1 bar)angle de frottement 20°

latérite : cohésion c' = 0,3 barfrottement 4> ' = 33°-35°.

Ces essais délicats et longs devaient apporter le plus de renseignements sur le rôle de l'eau. En fait, ils ont été très difficiles à réaliserpour deux raisons :

- difficultés à la préparation des éprouvettes ;

- saturation impossible à obtenir. En effet un controle de la satura-tion se fait en appliquant, drainage fermé, une contrainte latéraleet en mesurant la surpression interstitielle qui en résulte.

- 15 -

si Au = A(?3 la saturation est parfaite

Au < A<?3 ou — = B < 1 la saturation est incomplète.

Les valeurs de B étaient systématiquement inférieures à 1 : 0,56et 0,95 sur lféchantillon 23-37, 20,20-21,10 par exemple.

La première difficulté a pour conséquence que certains essais n'ontque deux, voire qu'une éprouvette valable, car les autres n'ont pas pu êtremises en place.

La seconde difficulté, que nous avons soulevée au BRGM mais dont leLBTP ne parle pas, rend douteux le résultat obtenu en pression interstitielle.

Nous avons partiellement résolu le problème de la saturation sur letroisième essai (23-37e, 13,90-14-,70) en appliquant une contrepression pendantla consolidation, au moyen des burettes de Bishop qui permettent de saturerun échantillon sous pression avec de l'eau désaérée.

Les résultats obtenus sont révélateurs de la valeur élevée de l'an-gle de frottement effectif des latérites, supérieur à 35° en général. Les va-leurs de cohésions sont dispersées, de 0 à 0,7 bar.

Quant au rôle de l'eau interstitielle, il est difficilement appré-ciable car les pressions interstitielles mesurées pendant les essais n'obser-vent pas de loi régulière :

D'après les essais du LBTP la pression interstitielle chute bruta-lement peu avant la rupture. A la suite de nos remarques qui précèdent, nouspensons expliquer cette chute par un défaut de saturation de I'éprouvette :pendant la phase de montée en pression (ai croît très vite) la pression interstitielle croît elle-même rapidement, puis à l'approche de la rupture la courbes'infléchit (ai croît moins vite) et le phénomène de dissipation de pressioninterstitielle analogue à celui de l'essai oedométrique prédomine. La valeurobtenue à la rupture n'est donc que la résultante de 2 effets inverses et nereprésente pas la réalité.

Sur le seul essai (23-37e, 13,90-14,70) où une meilleure saturationa probablement été obtenue, la pression interstitielle augmente lentement jus-qu'à la rupture de 1'éprouvette.

Nous verrons plus loin, en conclusions les hypothèses de travail quenous avons adoptées pour le calcul de la stabilité, afin de tenir compte durole de l'eau sur la résistance mécanique qui se traduit par une consolidationextrêmement rapide d'un matériau non saturé, ce qui donne des caractéristiquesnon drainées et drainées peu différentes.

3.2 - £s£a2Ss^jr1atérjte remam'ée

Ces essais avaient uniquement pour objet de déterminer l'aptitudedes latérites au compactage. Ils ont consisté en :

- essais de compactage sur les échantillons des sondages 21-37 et 23-37,

- essais mécaniques sur le sondage de la verse de l'essai minier.

- 16 -

Au sujet de ce sondage dans une décharge de latérites remaniées ;nous rappelons que les échantillons prélevés n'étaient pas représentatifs dela densité en place, à cause d'une compression de la carotte au moment du pré-lèvement .

Les densités sèches mesurées montrent en effet des valeurs nettementsupérieures à celle de la latérite en place3 alors que l'on s'attendait à unfoisonnement.

A titre très indicatif on peut calculer la densité sèche qu'avaientles échantillons en place avant leur carottage en supposant que le vide laissédans le carottier appartenait à la latérite remaniée :

, , • T , . . longueur de l'échantillonyd = yd mesure en laboratoire x *= ——?

longueur carottée

On obtient en moyenne les valeurs suivantes :

_ _ , yd Longueur , - TeneurProfondeur ,„ , ' __„,. - , „--n Y« supposée

(echant. carotte) échantillon r en eau

0,00 à 0,95 1,78 90 cm ls60 27

2,10 à 3,15 1,78 80 cm 1,42 27

3,15 à 4,25 1,24 70 cm 0,87 52

5,40 à 6,45' 1,92 35 cm 0,67 26

6,50 à 7,55 1,96 62 cm 1,22 26

Comparées à celles de l'optimum Proctor standard (yd = 1,77 etW = 26,6) ces valeurs montrent que :

- la couche superficielle est proche de l'optimum (90 % ) , grâce auséchage et au passage des engins ;

- le coeur de la verse est dans un état très foisonné, à une teneuren eau peu différente de celle que la latérite avait en place ;

- la base de la verse a une teneur en eau faible, optimum pour lecompactage, grâce au drainage naturel par le terrain naturel consti-tué de grenailles de cuirasse. Mais la densité est faible car lalatérite n'a pas été compactée.

Les essais de compactage effectués sur les échantillons de latéritedes sondages 21-37d et 23-37e, remaniés et mélangés, n'ont pas donné de va-leurs identiques à ceux de la verse, mais une densité sèche optimum beaucoupplus faible (yd = 1,21 et 1,46) et une teneur en eau optimum plus forte (41et 34 % ) . Ceci est compréhensible en raison de la présence de grenailles decuirasse dans la latérite de la verse, ce qui augmente sa densité.

La teneur en eau optimum pour le compactage est donc nettement infé-rieure à la teneur en eau naturelle, de 20 à 30 % environ, pour une valeur del'ordre de la limite de plasticité.

Le facteur de portance CBR est faible à l'optimum mais suffisantpour supporter le passage des engins. Par contre, la latérite remaniée compac-tée à sa teneur en eau naturelle a un facteur de portance extrêmement faible,ce que l'on savait déjà à la suite de l'essai minier.

- 17 -

Donc la solution pour le compactage serait de répandre une couchede latérite, de laisser sécher et de compacter ensuite, solution réalisableavec de grandes surfaces de stockage mais difficile à organiser.

On notera enfin que les densités sèches à l'optimum sont supérieuresà celles de la latérite intacte (1,4 contre 1,0) mais qu'à la teneur en eaunaturelle (60 %) la densité sèche obtenue par compactage est celle de la la-térite intacte.

Les deux essais mécaniques effectués sur les échantillons du son-dage "verse" ne sont représentatifs de la résistance des latérites remaniéesque dans la mesure où l'on tient compte des facteurs modifiant le résultat :

- les échantillons sont comprimés par le sondage, donc les valeurssont optimistes ;

- les latérites des verses contiennent une forte proportion degrenailles.

Cependant il est possible de constater que :

- l'angle de frottement non drainé augmente avec la densité sèche :

<f>uu = 17° pour Yd échantillon = 1,24 W = 52 %

*uu = 37° Pour Y d échantillon = 1,78 W = 27 %

Les modules élastiques de ces matériaux remaniés sont évidemmentbeaucoup plus faibles que ceux des latérites intactes. On peut indiquer uneréduction de moitié environ.

4 - INTERPRETATION - CONCLUSION

Les essais géotechniques sur les latérites que nous avons commentésci-dessus ont été réalisés sur les échantillons de deux sondages dans le gise-ment de Tiebaghi, aux emplacements 21-37 et 23-37. C'est-à-dire qu'ils sontloin de représenter l'ensemble des latérites du gisement.

L'analyse que nous avons faite n'a qu'un point de vue géotechnique.Pour être complète, il faudrait la rattacher aux observations géologiques etgéomorphologiques,

Nous avons évoqué l'influence de l'épaisseur de la couverture laté-ritique sur la loi de variation des propriétés géotechniques des latérites.Mais les deux sondages de 1977 auxquels sTajoutent les deux sondages de 1973,l5-29a et 24-33 n!ont reconnu que des zones d'épaisseurs comprises entre 20et 25» Jamais n'ont été reconnues d'un point de vue géotechnique les zonesd'épaisseur supérieure à 25 mètres jusqu'à 40 et 60 mètres.

Nous avons essayé de dégager des lois de variation avec la teneuren eau. Le régime hydraulique des nappes à l'intérieur des latérites est malconnu. On sait que le niveau supérieur circule dans des cavités à la base deslatérites à grenailles. Quant à la nappe inférieure, à la hauteur du mineraigarniéritique, nous avons fait la constatation qu'elle était plus abondanteau delà dTune épaisseur de 20 mètres, correspondant probablement à des "rivières1'souterraines.

- 18 -

La difficulté principale pour interpréter les résultats d'essaisgéotechniques sur latérites tient à leur grande dispersion, que l'on expliquepar :

- l'hétérogénéité des latérites à l'échelle de l'échantillon carotté,latérites tantôt rouge lie-de-vins tantôt bariolées jaune et rouge,tantôt fragiles et cassantes, tantôt molles et humides ;

- aux modes opératoires des essais de la mécanique des sols qui nesont pas adaptés aux latérites : par exemple la saturation deséprouvettes très difficile à obtenir.

En résumé, nous retiendrons que les latérites ne sont pas assimi-lables à des sols argileux ou sableux. Leur comportement mécanique est trèsoriginal et se caractérise essentiellement par :

- une "structure" intacte leur donnant une cohésion ou résistance del'ordre de 0,3 bar à 0,8 bar ;

- une grande compressibilité de cette structure, modules élastiquesde 50 à 100 bar ;

- une consolidation très rapide avec le temps, que nous expliquonsd'une façon simpliste par un réseau alvéolaire non saturé interneà la structure des latérites qui permet une compression rapide sansmouvement d'eau ;

- un angle de frottement élevé, supérieur à 20° en sollicitationsrapides non drainées et supérieur à 30° en sollicitations lentesdrainées ;

- l'existence de joints à l'échelle métrique, dont on ne peut pasdégager de familles à direction parallèle, mais qui possèdent unerésistance plus faible que la masse : cohésion de l'ordre de 0,1 bar

angle de frottement de 20°.

Si nous avions le loisir de prolonger l'étude passionnante des la-térites, il faudrait examiner l'influence de la vitesse de cisaillement (es-sai triaxial et essai à la boîte) sur les cohésions et angles de frottementinterne. Il nous semble que l'on trouverait là une explication à la grandegamme des valeurs obtenues.

Pour le calcul de la stabilité, c'est la tenue à court terme quisemble la plus critique, car les résistances mécaniques non drainées à solli-citations rapides sont inférieures aux résistances drainées à sollicitationslentes.

Le drainage est donc un paramètre important. Il est essentiel dedrainer la nappe profonde au toit du minerai garniéritique. En réduisant lespressions interstitielles on augmente le frottement interne mobilisable dansles latérites.

A long terme, un autre phénomène intervient : c'est la décohésiondes joints préexistants, dont on a trouvé que l'angle de cisaillement effectifétait inférieur à celui de la masse des latérites.

L'analyse des essais géotechniques a donc permis d'expliquer descomportements que l'on observe sur place. Les résultats nous ont servi à jus-tifier une étude de stabilité conduisant à recommander des angles de talus.Mais c'est surtout le comportement des latérites %n situ qui sera le meilleuressai géotechnique que l'on puisse réaliser.

ANNEXE 10

ETUDE DE LA STABILITE DES LATERITES DE TIEBAGHI

L'étude de stabilité que nous avons réalisée pour définir lesangles de talus stables dans les latérites de Tiebaghi n'est pas une preu-ve absolue en elle-même des valeurs annoncées dans le rapport principal.Car bien au contraire ces valeurs sont basées sur l'expérience des latéri-tes qui se dégage maintenant après une mission géotechnique sur place etun programme très complet d'essais de laboratoire sur échantillons intacts.

Cette étude a plutôt un but explicatif des phénomènes en présencedans un talus de latérite :

- cohésion et angle de frottement ;

- pression interstitielle due à la présence de la nappe ;

- rupture selon des joints préexistants.

Aussi avons-nous choisi une méthode simple, pratiquement réalisa-ble avec des calculs manuels ou sur calculatrice de poche. Cette méthode estempruntée à la mécanique des roches, car le comportement des latérites s'enrapproche. Le livre de HOEK "Rock Slope Engineering" nous a fourni la méthoded'analyse de stabilité dite de rupture plane qui est schématisée sur la figurejointe.

On fait l'hypothèse que la rupture d'un talus passe par un planincliné sur l'horizontale débouchant au pied du talus et recoupant une fis-sure verticale, ouverte ou non.

L'hypothèse des pressions interstitielles est simplifiée :

- sur la fissure verticale c'est la pression hydrostatique à partirdu niveau de la nappe ;

- sur le plan de rupture incliné, c'est une pression triangulaire dezéro au débouché du pied du talus à une pression égale à la pres-sion hydrostatique à l'intersection avec la fissure.

La fissure verticale peut être partiellement ouverte, donc sanscohésion sur une hauteur z - h', puis cohérente comme un joint fermé, avecune cohésion c; que l'on peut choisir différemment de la cohésion c de lalatérite, nous avons pris c; = 0,1 bar (1 t/m2).

La latérite a une densité y (prise égale à 1,6), un angle de frot-tement <(> et une cohésion c. Pour ces deux valeurs, comme il s'agit en princi-pe des valeurs intrinsèques effectives puisqu'on dissocie les contraintesintergranulaires et les pressions interstitielles on devrait prendre les va-leurs c' et <£! obtenues aux essais triaxiaux. En fait, nous avons choisi des

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TIEBAGHI - Analyse de la stabilité des talusdans les latérites en places

Hypothèse : rupture plane (Hoek, Rock Slope Engineering, p . 133)

cA + cjhr + [W (cos T|<P - sin typ) - U - V sin TJJP] tF -

W (sin i>r> + cos ty') + V cos

F coefficient de sécurité

Y caractéristiques de la latérite (cohésion, angle de frottement,densité)

W

A

z

h1

b

poids du bloc délimité par le plan de rupture A et la fissureverticale (tranche de largeur unité)

longueur de la trace du plan de rupture d*angle i|r

profondeur de la fissure verticale

hauteur sur laquelle s'exerce la cohésion cj dans le joint

profondeur de la nappe « 5 mètres

distance de la fissure au bord du talus

U et V résultantes des forces dues à la pression interstitielle s'exerçantsur le plan A et la fissure verticale

H hauteur du talus

ipf pente du talus.

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valeurs intermédiaires entre le comportement drainé et non drainé, puisquenous avons montré par les essais que la différence était peu importante dufait de la nature très particulière des latérites ayant une consolidationtrès rapide :

c = 0,3 bar $ = 25°

(exprimé en t/m2 dans les calculs -5 t/m2)

Les données du calcul sont donc :

- paramètres des latérites : c et ÍJ Y- paramètres de la fissure : c•a h

1 hauteur sur laquelle règne lacohésion. Nous avons supposé que la fissure n'était ouverte qu'au-dessus de la nappe dans les latérites à grenailles et la cuirasse.

- paramètres du talus : H hauteur du talusi|>f angle de la pente

- paramètres de la rupture : i|ip angle du plan de rupturez profondeur de la fissure.

Pour plus de rapidité nous avons programmé le calcul du facteur desécurité F sur une calculatrice de poche programmable (HP 67 ou HP 97).

Le calcul permet d'étudier la variation de F avec les paramètresde la rupture afin de trouver le couple de valeurs typ et z le plus défavorable.

Un autre avantage de cette méthode est de rechercher la stabilitéen fonction du paramètre b qui représente la distance entre la fissure detraction du glissement et le bord du talus. Ainsi il est possible de s'assurerde la sécurité d'une dragline travaillant en bordure du talus vis-à-vis d'unglissement qui l'emporterait dans sa chute.

RESULTATS : à titre d!exemple et pour justifier les valeurs que nous donnonsdans le texte principal nous avons calculé la stabilité de talus de 20 et 30mètres de hauteur.

Il est bien certain que toutes les configurations de hauteur et depente sont calculables. Le programme est toujours disponible au départementGéotechnique du BRGM où sur simple demande toutes valeurs supplémentaires pour-ront être données.

Les coefficients F les plus critiques sont les suivants :

1) talus hauteur H = 20 m tyf = 40°

b = - 6 mètres (fissure dans le talus au débouché de la nappe souscuirasse)

typ = 10° F = 0,90

b = 0 (rupture en crête de talus)

typ =15° F = 1,41

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b = 5 mètres (fissure à 5 mètres du bord du talus)

4> =20° F = 1,73

b = 10 mètres (fissure à 10 mètres du bord du talus)

é = 20° F = 1.97.P

La stabilité n'est pas assurée pour une fissure débouchant dansle talus. Mais ce cas est évidemment très pessimiste puisqu'il suppose unenappe non rabattue jusqu'à la surface libre, ce qui est impossible. On voitque la stabilité est importante pour des fissures qui déboucheraient en ar-rière de la crête du talus, ce qui met la dragline vraiment hors de danger.

2) talus hauteur H = 30 m tyf = 30°

b = - 8 mètres (fissure débouchant dans le talus)

F = 0,93= 5°

b

b

b

b

= ü

*P= 5

*P

= 10

P

= 20

= 10°

mètres

= 10°

mètres

= 10°

mètres

i|ip = 1 5 °

(fissure débouchant à la crête du talus)

F = 1,34

F = 1,56

F = 1,76

F = 2,08

Comme pour le cas précédent, la stabilité est bien assurée pourdes ruptures débouchant en arrière de la crête du talus, bien que le calculpessimiste indique un facteur de sécurité inférieur à 1 lorsque la fissuredébouche dans le talus.

CONCLUSIONS

Les quelques exemples ci-dessus montrent que la stabilité des talusde latérite est assurée pour les valeurs suivantes :

- hauteur 20 mètres, angle 40°

- hauteur 30 mètres, angle 30°.

Les hypothèses adoptées sont pessimistes, puisqu'elles supposentune cohésion de 0,3 bar qui correspond a la valeur la plus faible trouvéedans les essais et un angle de frottement de 25°. Les pressionsinterstitiellessont supposées hydrostatiques. On s'aperçoit donc encore de l'importance d'unbon drainage, à la fois des eaux de la nappe sous cuirasse qui mettent encharge les fissures ouvertes de traction, et des eaux de la nappe au toit duminerai garniéritique qui ramollissent les latérites et créent des pressionsinterstitielles sur des plans de glissement passant dans ces latérites molles.