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Note sur les matériaux latéritiques

quelques résultats sur les latérites du Sénégal

Dr Meissa FALL

Faculté des Sciences et Techniques-UCAD

Extrait Thèse de Doctorat INPL Nancy-France, 1993

Le présent texte a pour but de donner un petit éventail sur les matériaux utilisés en technique de construction routière que sont les graves et graveleux latéritiques.

Ce document est partiellement tiré des travaux de recherches sur les latérites effectués par Meissa Fall dans ses travaux de thèse de doctorat à l’INPL de Nancy (en France).

Genèse et formation des sols latéritiques

Introduction

La littérature contient une quantité importante de travaux ayant été fait sur les latérites et les sols latéritiques d'une manière générale, de leur origine ainsi que de leur formation. Autret (1980) signale le travail de Florentin et Lhériteau en 1952 qui recense plus d'une trentaine de définitions. A l'heure actuelle on pourrait en trouver autant. On retient qu'il n'y a pas une unanimité sur le terme latérite, mais seulement plusieurs façons de traiter ce que nous pouvons appeler un concept global, vu sous un angle différent par le pédologue, le géologue-minier, le géotechnicien, etc. Par exemple les latérites sont des sols très lessivés, riches en fer (cas du minerai de Guinée) et contenant de l'alumine libre. Dans la forêt équatoriale humide, ce sont des argiles. Vu par l'ingénieur, c'est un matériau rouge avec lequel on fait généralement les routes dans les pays tropicaux. Ce sont très souvent des matériaux vacuolaires, de couleur, d'épaisseur et de dureté variables. Elles sont souvent sous forme de concrétions isolées oolithiques ou pisolitiques de plus ou moins grande résistance en mélange avec une fraction argileuse. Historiquement, on peut définir trois périodes relatives aux théories de sa formation et surtout des moyens et méthodes de sa définition :

I. la première période concerne les premières hypothèses (1^ère moitié du XIX^ème siècle). Cette période concerne les études effectuées en Inde qui s'appuient sur la description des matériaux et de leurs formes de gisement ;

II. la deuxième est le développement des analyses chimiques et minéralogiques. Cette période a permis l'élargissement des définitions de la latérite, elle a débuté à la fin du XIX ème siècle ;

III. la troisième période est liée à l'introduction des méthodes de la pédologie expérimentale (aspect dynamique et génétique).

Dans ce qui suit nous essayerons de reconstituer ces différentes périodes et de voir leur influence sur les conceptions actuelles de la latérite. On peut retrouver une bibliographie détaillée sur les différentes périodes suscitées dans les travaux de Maignien (1958, 1966) et de Nahon (1970, 1971) S'il n'existe pas une unanimité des chercheurs sur le terme latérite, c'est maintenant tout un ensemble qui permet de définir la latérite ou les sols latéritiques sous la terminologie plus vaste et beaucoup plus approprié de sols résiduels tropicaux.

Les sols résiduels tropicaux

La formation des sols résiduels tropicaux se fait par une transformation chimique et physique des matériaux originels. Globalement, le processus de formation des sols résiduels tropicaux inclut une transformation chimique et physique par des phénomènes d'altération par lessivage, d'accumulation de matériaux insolubles, un mouvement de fines particules. La liste n'est pas exhaustive.

Coupe pédologique type d'un profil latéritique (Engalenc M., 1981 in Fleurié C. (1993))

La séquence d'horizons pour un site donné défini un profil de sol, comme le schématise la figure I.1. Les couches de sols en surface sont considérablement influencés par les conditions externes. En profondeur, on a une absence de matière organique et une réduction de l'effet dû à l'alternance des saisons. Aussi, en profondeur le mouvement de l'eau est lent, et les solutions ainsi que les éléments fins sont moins facilement transportés à l'intérieur du profil. En conséquence, la composition minéralogique et la distribution granulométrique, et par la suite les propriétés géotechniques changent suivant que le profil s'est développé à partir d'une roche mère donnée. Les minéraux les plus altérés dans les horizons proches de la surface font suite à ceux moins altérés dans lesquels les minéraux originels des roches parents sont plus ou moins bien préservés et gardent leurs structures. Par exemple, la proportion relative en minéraux argileux diminue en profondeur et les minéraux argileux sous forme 1:1 (exemple de la smectite) changent en minéraux argileux de la forme 2:1, ce qui se traduit par une différence notable au niveau des caractéristiques physiques et géotechniques.

Altération tropicale

Dans les régions tropicales l'altération des minéraux primaires est intense et s'intéresse à de grande profondeur. L'altération se produit principalement par hydrolyse dans des conditions plus ou moins neutres. L'altération est parfois si intense que les sols se comportent dans un sens purement géotechnique, presque différemment de la roche mère dont ils dérivent. Les oxydes de fer et d'aluminium, aussi les oxydes hydratés de fer et d'aluminium (hydroxydes) libérés plus ou moins bien dans ce environnement acide, restent sur place. L'oxyde de fer cristallise sous forme d'hématite (aFe₂O₃) dans le cas où le sol est dessicé par saison, ou en gœthite (aFe₂O₃.H₂O), dans un environnement constamment humide ; l'hématite donne aux sols la couleur rouge, la gœthite une couleur brune ou ocre. La gibbsite (gAl₂O₃.3H₂O) est le principal oxyde d'aluminium formé. La silice est perdue en solution ou combinée avec d'autres produits d'altération pour former un minéral argileux de la forme 2:1 (principalement de la smectite), ou le plus souvent une argile silicatée déficitaire de la forme 1:1 (principalement de la kaolinite). Les bases (K, Na, Ca, Mg) sont aussi perdues ou aussi incorporées dans les minéraux 2:1, la kaolinite s'enrichit ou non de bases. Les minéraux 2:1 sont transportés dans le profil de haut en bas et ce sont souvent les oxydes et les minéraux argileux 1:1.

Formation des latérites

Le phénomène de latéritisation est un processus de formation des sols, spécifique aux régions tropicales chaudes et humides. Il s'agit d'une altération de la roche mère dont la caractéristique essentielle réside dans une mise en solution puis un départ de la silice, phénomène de lessivage, accompagnés d'un enrichissement en fer et en alumine sous forme de sesquioxydes Fe₂O₃etAl₂O₃. Certains facteurs ont une influence prépondérante sur l'altération des sols latéritiques et la formation des sols qui en découle (Vallerga et al., 1969 ; 1971). Ces facteurs sont :

à le climat (pluviométrie) ;

à la topographie (érosion et drainage) ;

à la végétation (matières organiques, bactéries, acides humiques) ;

à la roche mère ;

à le temps.

Caractérisation

On caractérise les sols latéritiques selon plusieurs indicateurs que l'on peut résumer comme suivant :

- le degré de latéritisation

De très nombreux auteurs, pendant de très longues années ont utilisés le rapport

pour caractériser les latérites ainsi que le rapport K_i (Dreyfus, 1952 ; Lacroix, 1913 ; Martin J. F et Doyne J. C., 1927 ; Harrassowitz H., 1926 in Autret (1980)).

La règle générale admise étant alors suivante :

correspond à des latérites vraies

1, 33 << 2

roches latéritiques

2 <

matériaux non latéritiques

Cette définition ne fait pas l'unanimité, la controverse venant en partie du fait que ce rapport a le mérite de séparer les latérites des argiles telles les kaolinites ; en revanche, il classe dans les latérites le minerai de fer, la bauxite et de nombreux grés ferrugineux (Florentin et Lhériteau, 1952 in Autret (1980) ; CEBTP - BCEOM, 1972). D'après Autret (1980), sur la base d'une cinquantaine d'échantillons provenant du Ghana, il n'existe bien d'autres raisons pour abandonner le rapport

et qui sont liées à sa détermination :

se réfère au complexe colloïdal inférieur à 1 mm (De Médina J., 1964)

est toujours différent selon la fraction granulométrique (Tableau ci-après)

Ce rapport dépend beaucoup de la fraction granulométrique. Les résultats ci-dessous dus à Autret (1980) le montrent bien :

	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃
0/20	55,4	15,35	23,9	3
0/2	78,1	12,5	3,1	9
2/20	32,7	18,2	44,7	1,2

Rapport

selon la fraction granulométrique (Autret, 1980)

La concentration du fer dans les pisolites (fraction 2/20) est manifeste. Les variations des teneurs en silice, oxydes d'alumine et oxydes de fer entre la roche mère et la latérite développée à ses dépens apparaissent à la lumière du tableau suivant :

Teneurs en oxydes entre la roche mère et la latérite (Autret, 1980)

- les processus pédogenètiques

L'une des recommandations dans les travaux du Ghana (Autret, 1980) est à l'abandon des classifications reposant sur des paramètres tels que

K_i

au profit d'une classification reposant sur le processus pédogenètique. Alors les termes les plus descriptifs de sols ferrugineux, sols ferralitiques et de ferrisols sont recommandés à la place du terme sol latéritique. Le schéma ci-après résume les étapes de la formation des sols latéritiques.

Pédogenèse et évolution du phénomène de latéritisation (Maignien, 1966)

Les grands types de sols résiduels tropicaux

Actuellement, il est d'usage de définir très précisément tous les sols résiduels tropicaux par des terminologies empruntées de la pédologie et qui regroupent trois grands ensembles qui sont :

Þ les sols fersialitiques,

Þ les sols ferrugineux,

Þ les sols ferralitiques.

A ces grands groupes se rattachent un autre ensemble de sols que l'on retrouve en zone tropicale, qui peuvent donner eux aussi des sols latéritiques. Ce sont les sols halomorphes, hydromorphes et les sols minéraux bruts.

Les sols fersialitiques

Ce sont les sols formés principalement en climat subtropical ou à la rigueur sous certaines conditions méditerranéennes, avec une moyenne de température de 13 à 20 °C, avec une pluviométrie comprise entre 500 et 1000 mm de pluies par an et une saison sèche ; des sous types sont aussi connus (Duchaufour, 1983). Sous ces conditions, les horizons supérieurs sont sujets à une décalcification et à l'altération des minéraux primaires pendant la saison humide. Les éléments constitués par ces processus sont très largement retenus dans le profil suivant des phénomènes de succion capillaires pendant la saison sèche et aussi par l'effet de l'action végétative ou animalier dans le sol. Du fait de l'intense altération ces sols contiennent beaucoup d'oxydes de fer. Le principal nouveau minéral d'argile formé est la smectite. La kaolinite apparaît sur des surfaces bien drainées et pauvres en silices, comme par exemple le basalte. Quand la roche parent est riche en minéraux argileux, la composition du sol peut être déterminée principalement par des minéraux issus de sédiments peu altérés. Les argiles 2:1 forment les argiles de surfaces des horizons, et peu d'oxydes de fer peuvent être transportées avec l'argile pour former un horizon B tacheté, rouge et riche en argile. La fraction argileuse (< 2 µm) a généralement une capacité d'échange de 25 mEq/100 g, mais cette valeur pourrait être plus petite dans certains cas. C'est seulement les quartzites sans fer, ni minéraux altérables qui ne produisent pas de sols fersialitiques même à des topographies ou des conditions climatiques favorables. La silice et les bases en solution peuvent aussi être mises en mouvement latéral et s'accumulent quand le drainage est empêché, par exemple en pied de vallées fleuries, en bas-fond. Dans certaines conditions, en recombinaison avec d'autres produits d'altération par exemple, la formation de minéraux gonflants 2:1, il en résulte le plus souvent à un dépôt de minéraux argileux.

Les sols ferrugineux

Ces sols se forment en zones climatiques plus humides, sans saison sèche ou des zones légèrement plus chaudes que la zone méditerranéenne où il y a une prédominance des sols fersialitiques. Seulement ces sols ont tendance à être beaucoup plus altérés que ces derniers. La kaolinite est le minéral dominant, les minéraux 2:1 suivent après et la gibbsite est généralement absente. La capacité d'échange de la fraction argileuse va de 16 à 25 mEq/100 g et est supérieure pour les argiles dans les horizons très enrichis car il y a un lessivage préférentiel des minéraux 2:1. Dans ce grand groupe, on peut distinguer les sols ferrugineux tropicaux, qui appartiennent à un groupe se caractérisant par l'extrême facilité de circulation du fer à travers leur profil. Ce fer contribue à la formation d'horizons concrétionnés ou cuirassés d'origine illuviale.

Les sols ferralitiques

Les sols ferralitiques se forment en zones tropicales humides (pluviométrie > 1500 mm, température moyenne > 25 °C avec peu ou pas de saison sèche), en climat chaud, et les profils de sol montrent de sérieuses hauteurs. Tous les minéraux primaires excepté le quartz sont hydrolysés dans des conditions neutres, et une bonne part de la silice et des bases sont mises en solution. Une bonne partie de la silice restant se combine à l'aluminium pour former la kaolinite, mais généralement il y a un excès d'aluminium, qui forme de la gibbsite. La capacité d'échange de la fraction minéralogique est un peu moins de 16 mEq/100 g. Sur les horizons supérieurs des profils, il y a une acidification faible causée par la décomposition organique qui cause la dissolution et la mobilisation des oxydes de fer et d'aluminium. Ce processus décompose la kaolinite qui évolue vers la gibbsite. En fonction du pourcentage entre les oxydes de fer et d'aluminium, les sols ferralitiques peuvent être divisés en ferrites où les oxydes de fer dominent et qui se produit principalement sur les roches pauvres en aluminium, et en alites où l'oxyde d'aluminium (principalement la gibbsite) prédomine. Sûrement, ces sols se sont aussi formés en conditions de savane où les précipitations atteignent 600 à 1000 mm de pluies par an. Ces conditions correspondent à la période anté - Pléistocène (climat humide). On pense que la majorité des sols ferralitiques se forment sur une période de 10000 ans et se développeraient plus rapidement sur des matériaux pauvres en silice par exemple les basaltes plus que sur des roches riches en silice comme le granite ou les sédiments très siliceux. La formation de kaolinite est encouragée par le mauvais drainage. Quand un drainage libre remobilise la silice, elle se dissout plus rapidement et ce sont des conditions favorables au développement de la gibbsite. L'horizon enrichi en fer peut être induré plus ou moins bien, pisolitique par individualisation de concrétions, ou vésiculaire par précipitation du fer suivant un réseau de fissures polyédriques et où se tapissent des matériaux tendres. Le climat le plus favorable pour la formation des sols ferralitiques est le climat chaud, un environnement humide comme en climat tropical sous la forêt ombrophile. Dans l'étude statistique que nous ferons par la suite, nous avons utilisé certaines dénominations tirées de la carte pédologique (Maignien, 1965). Le paragraphe suivant essaie de définir ces sols particuliers qui ont évolués vers des sols latéritiques.

Autres types de sols évoluant en sols latéritiques

à Les sols minéraux bruts, sont les profils A(C) des séquences d'horizons. Il y a absence complète ou presque complète d'humus, l'altération est essentiellement physique. Ils peuvent être d'origine climatiques ou non ;

à Les sols halomorphes, sont des sols salins ;

à Les sols hydromorphes, sont caractérisés par leur imbibition permanente (gleys) ou temporaire (pseudogleys) par une nappe. Le fer ferreux subit un lessivage localisé dans les pseudogleys et s'accumule par migration ascendante dans les gleys (Bagarre, 1975).

Les encroûtements ou croûtes endurcies (duricrust)

L'horizon de prédilection des ingénieurs routiers restent le domaine des encroûtements ou duricruts qui se trouvent en superficie. Ils présentent des qualités routières très performantes. La nomenclature concernant les encroûtements reste très confuse (Goudie, 1973 ; Nahon, 1976 in (GSEGWPR (1990)). Les horizons endurcis résultent de l'accumulation résiduelle du fer et de l'aluminium. Ce sont les encroûtements ferrugineux ou calcaires (Nahon, 1971 ; 1985 in (GSEGWPR (1990)). Le transport de l'oxyde ferreux en solution doit se produire sur une petite distance pour donner un horizon tacheté avec des concrétions ou des ségrégations en rouille et pale, le fer étant individualisé. Alternativement, il peut se produire sur des distances latérales très importantes et ainsi le fer est souvent déposé selon la forme ferrique (Fe³⁺) et s'accumule en pied de pente sous des formes diverses. Le terme latérite est souvent utilisé pour les formes ferrugineuses, mais est utilisé aussi dans le temps pour les horizons tendres, riches en argile montrant une ségrégation de l'ion fer ou qui perd graduellement des matériaux comprenant principalement des concrétions d'oxydes de fer ou de pisolites (Prescott et Pendleton, 1952 ; Alexander et Cady, 1962 ; Sivarajasingham et al., 1962 ; Maignien, 1966 ; McFarlane, 1976 ; Young, 1976 ; Schellmann, 1981 ; Goudie et Pye, 1983 in (GSEGWPR (1990) ). Selon McFarlane (1976 in (GSEGWPR (1990)), ces matériaux non indurés forment le lien dans une séquence d'altération latéritique, dans des conditions favorables conduisant au développement de couches continues de latérites indurées, formant un encroûtement en surface ou près de la surface.

Les grands types de sols résiduels tropicaux

Les systèmes de classification actuels sont très complexes. La majorité d'entre eux ne tiennent compte que du degré d'altération. (Tableau ci-après) Ce sont essentiellement des classifications pédologiques, dont intégrant que des processus génétiques et compositionnels.

Niveaux d'altération	Terminologie adoptée
VI Sols résiduels	Sols tropicaux résiduels
V Complètement altérés	-
IV Profondément altérés	-
III Relativement altérés	-
II Peu altérés	-
I Frais	-

L'intensité de l'altération dans ces zones cause des changements minéralogiques

associée à un processus de transport solubles de constituant et aussi des précipitations

Classification pédologique adoptée (Duchaufour, 1982)

Sols fersialitiques Augmentation

Sols ferrugineux graduelle

Sols ferrisols (transitionnel) du degré d'altération

Sols ferralitiques

Classification pédologique fonction du degré d'altération et terminologies adoptées

Il y a un très grand nombre de systèmes de classification valables pour l'étude des sols résiduels tropicaux. Duchaufour (1982 in (GSEGWPR (1990)) postule que les schémas recommandés pour ces systèmes sont basés généralement selon l'altération et d'autres processus de la pédogenèse établis par des travaux détaillés faits analytiquement ou expérimentalement. Le tableau suivant donne les analogies sur ces différents systèmes.

Duchaufour (1982)	Fao - Unesco (Fao, 1985)	USA Soil Survey Staff (1975)
Sols Fersialitiques	cambisols, calcisols	alfisols, inceptisols
	luvisols, alisols
Andosols	andosols	inceptisols
Sols Ferrugineux	luvosols, alisols	alfisols, ultisols
	lixisols, plinthosols
Ferrisols	nitosols, acrisols	ultisols, oxisols
	lixisols, luvisols,
	plinthosols
Sols Ferralitiques	ferralsols, plinthosols	axisols
Vertisols	vertisols	vertisols
Podzols	podzols	spodosols

Les équivalents approximatifs des diverses majeures classes des sols résiduels tropicaux (Duchaufour, 1982 in (GSEGWPR (1990))

Ce système est basé entièrement selon une compréhension des processus pédogenètiques. Il met en relief les caractéristiques compositionnelles qui influencent le comportement pédogenètique, c'est à dire la composition minéralogique. Duchaufour distingue trois phases pour le développement des sols résiduels dans les pays tropicaux (tableau I.5).

Phase	type de sol	Zones climatiques	Température moyenne annuelle	Précipitation moyenne annuelle (m)	Saison sèche
1	Fersialitiques	Méditerranéen	13 - 20	0,5 - 1,0	oui
		Subtropical
2	Ferrugineux	Subtropical	20 - 25	1,0 - 1,5	parfois
	Ferrisols
3	Ferralitiques	Tropical	> 25	> 1,5	non

Phases de développement des sols résiduels (Duchaufour, 1982 in (GSEGWPR (1990))

Ces phases sont caractérisées par une augmentation de l'altération des minéraux primaires, augmentation de la perte en silice et une augmentation de la prédominance de nouveaux minéraux formés après dissolution des matériaux originels.

Conclusion

Ces systèmes de classification sont essentiellement pédogenètiques et se basent rarement sur des caractéristiques géotechniques. Du point de vu géotechnique, la qualité recherchée est avant tout une bonne tenue de ces sols pour les assises routières ou autres. Ainsi, l'approche en termes de classification ne peut tenir compte que de cette dernière et les paramètres retenus sont la granulométrie, les limites de consistance et la portance CBR.

Le recueil bibliographique que nous avons fait montre toute la complexité pour désigner tout simplement les sols résiduels d’origine tropicale. Les périodes successives apportent toute une série de définitions et de nomenclatures de ces sols et le terme latérite apparaît maintenant comme un terme obsolète car trop générique. On retiendra, pour le terme de latérite, la définition qu'en a donnée Autret (1980) qui est certainement pour l'ingénieur routier le terme le plus approprié.

Dans ce qui suit nous montrons quelles sont les conceptions des ingénieurs routiers et l'utilisation de la latérite en technique routière.

La latérite et son utilisation en technique routière

Les sols latéritiques sont utilisés, dans l'état compacté, comme couche de base de route, matériau de fondation, remblais et barrage en terre. Ce matériau a l'avantage d'être en gisements d'extension très importante, mais aussi d'être d'une exploitabilité facile.

Terminologie adoptée

Autret (1980) distingue 3 types de matériaux latéritiques qui sont :

° les sols fins latéritiques ;

° les graves et brèches latéritiques,

° les blocs et débris de carapace.

D'après cet auteur, les sols fins latéritiques sont généralement, soit utilisés pour les terrassements, soit mis à la décharge selon des règles tout à fait identiques à celles utilisées pour les travaux de terrassement. Les blocs et débris de carapace sont rarement utilisés en couche de chaussée, soit parce que cela nécessite une mise en œuvre manuelle et donne des résultats médiocres, soit parce que cela nécessite un broyage mécanique coûteux et peu satisfaisant. Le matériau le plus utilisé est de loin celui de la seconde catégorie, graveleux et brèches latéritiques, dont l'emploi selon la qualité va de la couche de forme à la couche de base. (Autret, 1980) En se plaçant du point de vue de l'ingénieur routier on appellera graveleux latéritiques, des sols meubles, formés en milieu tropical, composés d'une fraction granulaire constituée de pisolites ou de nodules ferrugineux emballés dans une matrice fine limono - argileuse.

Spécifications routières

Il existe de nombreuses normes d'utilisation des graveleux latéritiques en technique routière. Il s'agit généralement de règles empiriques valables aussi bien pour les routes revêtues que non revêtues. D'un pays à un autre ces spécifications sont très différentes (CEBTP, 1972) et pour la plupart sont provisoires. Le manuel de dimensionnement de chaussées pour les pays tropicaux recommande certaines caractéristiques (Tableau ci-après) et se base essentiellement sur l'indice CBR (Californian Bearing Ratio).

Graveleux latéritique

Couche de base

Couche de fondation

Densité sèche OPM

Limite de liquidité

Indice de plasticité

Gonflement linéaire

Granulométrie - passant à :

38 mm

19 mm

10 mm

5 mm

2,5 mm

0,7 mm

0,08 mm

CBR - après 4 jours d'imbibition

pour 100 % OPM

pour 97 % OPM

2,00 minimum

35 maximum

25 maximum

0,3 % maximum

85 - 100

70 - 100

50 - 95

40 - 90

30 - 80

15 - 45

5 - 20

80 minimum

1,90 minimum

50 maximum

15 maximum

1 % maximum

80 - 100

65 - 100

50 - 100

35 - 100

25 - 80

15 - 55

5 - 35

30 minimum

Normes du Manuel de Dimensionnement des routes dans les pays tropicaux (CEBTP, 1972)

Mais, généralement la majorité des pays tropicaux disposent de critères et de normes spécifiques. Ces normes aboutissent à des systèmes de classification qui se basent généralement sur l'expérience des ingénieurs routiers, en ce qui concernent les limites des caractéristiques retenues. Les systèmes de classifications internationales semblent dés lors insuffisantes pour traiter ce genre de matériaux car les classant toujours dans la même classe. Les tableaux suivants illustrent quelques systèmes de classification.

Famille	Critère de classification
GL 1	f < 20 % ; fIp < 300
GL 2	f < 30 % ; fIp < 600 ou f < 20 % ; 300 < fIp < 600
GL 3	f > 30 % ou fIp > 600

f : pourcentage de passant au tamis de 0,08 mm

Ip : Indice de plasticité

Classification des graveleux latéritiques au Zaïre (BCEOM, CEBTP, 1991)

Désignation des classes

Critères et paramètres de classification

Critères absolus

Indice de plasticité : Ip

Teneur en fines <0,08 mm

5 - 15

15 - 25

25 - 35

Paramètres associés

Produit fIp

Limite de liquidité : Wl

Indice CBR à 95 % OPM après 96 H d'imbibition

densité max. OPM

Teneur en eau optimale Wopm (%)

50 - 250

15 - 40

30 - 80

2,10 - 2,50

5 - 8

250 - 600

25 - 60

20 - 50

2,00 - 2,25

7 - 10

500 - 1000

40 - 70

15 - 400

1,90 - 2, 20

8 - 12

Classification des graveleux latéritiques de Côte d'Ivoire (Liautaud G. et al., 1977)

Ces différentes classifications tiennent compte essentiellement de la plasticité, de la granulométrie et de l'indice portant CBR. A notre connaissance, il n'existe pas de systèmes de classification qui retienne le cas de graveleux latéritiques du Sénégal. Au regard de ces systèmes de classifications, on peut retenir ces quelques observations et constations :

o généralement, les auteurs font toujours la distinction entre 3 classes que l'on décrit souvent comme étant des réalités physiques perçues par les ingénieurs routiers ;

o les systèmes de classifications (LCPC, HRB, USCS) ne rendent pas compte de cette triple "individualité" et ils tendent à les englober dans une catégorie unique de matériaux ;

o sur le plan de la granularité, le paramètre qui semble être le plus important est le tamisat à 0,080 mm ou 0,1 mm appelé "teneur en fines". Par contre la proportion de squelette (qui, en général varie entre 30 à 70 %) ne semble avoir aucune influence sur la portance des matériaux (Liautaud et al., 1977). Toujours selon ce dernier, on observe sur des graveleux de Côte d'Ivoire, une diminution de celle-ci lorsque croit la teneur en fines ;

o l'indice de plasticité constitue un autre paramètre important de classification, il influe sur les niveaux de portance et reflète les variations significatives de ces derniers ;

o enfin, il est introduit pour la première fois pour l'étude des graveleux latéritiques un paramètre nouveau dit module de plasticité (produit du pourcentage des fines par l'indice de plasticité) (Garabiol, 1962 in Remillon, 1966 ; Remillon, 1966 ; USAID, 1969 ; 1971).

Cependant, il subsiste plusieurs questions ayant trait à l'imbibition et au facteur de portance. Ainsi, dans la zone tropicale humide, on prend généralement comme référence l'indice CBR après 96 heures d'imbibition à une compacité égale à 95 % de la densité OPM. Cette durée d'imbibition peut être considérée comme excessive pour la zone sahélienne où le sol est rarement imbibé et que les teneurs en eau naturelle dépassent rarement celle de l'Optimum Proctor.

Conclusion

Toutes ces spécifications ou normes adoptées ou provisoires, ont pour but de proposer des catalogues pour le dimensionnement des routes pour les divers pays. Des questions restent posées par rapport aux paramètres à introduire dans les différents modèles. Mais aussi, la compréhension du comportement mécanique des sols utilisés fait rarement le cas d'études approfondies. Par exemple, le comportement sous trafic reste un domaine inconnu concernant les assises latéritiques. Devant la ruine prématurée des structures de chaussées pour ces pays, la recherche d'un faible coût immédiat peut ne pas sembler totalement réaliste. Ainsi, l'étude de l'identification et du comportement mécanique des graveleux latéritiques peut contribuer à apporter des explications quant à la tenue des chaussées sur assises latéritiques.

Identification et caractéristiques essentielles des latérites

La latérite a été toujours décrite comme "un sol à problème" (Terzaghi, 1958 ; Nanda et al., 1958 in Gidigasu (1976) ; etc.) et ces auteurs ont toujours considérés que les modes opératoires usuels dans les laboratoires de mécanique des sols n'étaient pas applicables. On a démontré (Gidigasu, 1976) qu'il n'en est rien et que ces considérations reflétaient uniquement l'incompréhension des phénomènes ayant donné naissance à ces sols. Les paramètres d'identification sont classiques. On procède toujours, en vue de situer les matériaux dans les classifications géotechniques, aux essais de granulométrie et aux limites d'Atterberg. Concernant les propriétés mécaniques, le problème est plus complexe. Les paramètres influençant la résistance au cisaillement sont très diverses et varient d'une latérite à une autre. Il en est de même pour la portance, un mode opératoire standardisé permettrait de réduire l'irrégularité des résultats.

Identification des graveleux latéritiques

De nombreux travaux ont montrés l'influence du mode opératoire sur les paramètres d'identification. En ce qui concerne les sols tropicaux, une attention particulière a été faite pour la détermination des caractéristiques d'identification (Clare, 1957 in Gidigasu (1976) ; Remillon, 1967). Ainsi, l'idée de développer des procédures et modes opératoires valables pour toutes les latérites est abandonnée (Wooltorton, 1947, 1958 in Gidigasu (1976)). Les efforts sont plutôt tournés vers la compréhension des facteurs pédogenètiques influençant considérablement ces propriétés (Gidigasu, 1976). Il est reconnu que la compréhension de ces phénomènes permettrait de disposer de procédures plus appropriées.

Caractéristiques minéralogiques et chimiques

La forte proportion en sesquioxydes de fer (Fe₂O₃) et d'aluminium (Al₂O₃) relative à la composition chimique de ces sols, confère aux sols latéritiques, des comportements certainement différents selon que le profil s'est développé sur un horizon riche ou pauvre en ces composants. Sherman (1952) et Maignien (1966) ont montrés que deux types de latérites sont chimiquement identifiables. Le premier dans lequel l'oxyde de fer prédomine (sols latéritiques ferrugineux) et le second dans lequel l'alumine prédomine (latérites alumineuses). On considère encore le rapport des sesquioxydes, comme traduisant, du point de vue chimique, diverses latérites et exprimant bien le degré de latéritisation. En dehors de ces composantes principales, coexistent aussi divers oxydes ayant des importances relatives (TiO₂, CaO, MgO, MnO, etc.), fonction de l'origine de la roche mère. Dans la série des minéraux secondaires, la kaolinite et l'halloysite prédominent sur l'illite et les minéraux de type montmorillonite (Mohr, 1954 in Gidigasu (1976) ; Dumbleton et al., 1966).

Caractéristiques granulométriques et de plasticité

Caractéristiques granulométriques

Il n'existe pas une définition type du graveleux latéritique du point de vue granulométrique. Mais, d'une manière générale, on retient (BCEOM - CEBTP, ISTED, 1990) que le graveleux latéritique est géotechniquement un sol meuble, de granulométrie 0/20 à 0/40 mm comportant 10 à 35 % de fines (passant au tamis de 80 mm ≠ASTM 200) et un squelette (refus sur le tamis ≠ASTM 10) de 20 à 60 %.

Le mortier passant au tamis de 0,425 mm (≠ASTM 40) a une plasticité (Ip) variant de 10 à 35.

La courbe granulométrique montre généralement un palier entre 0,080 mm et 2 mm qui traduit bien la dualité d'origine des composants du mélange naturel de ce matériau. On considère aussi qu'un sol latéritique contenant plus de 35 % de passant à 80 mm n'est plus un graveleux latéritique ; il entre alors dans les catégories des sols fins, l'influence de la fraction fine devenant prépondérante sur celle du squelette. Généralement les courbes granulométriques entrent correctement dans le fuseau type des sols latéritiques tel que défini par le CEBTP (1984), mais ont des allures qui différent.

Fuseau granulométrique type des sols latéritiques (BCEOM - CEBTP, 1984)

Plasticité

Les résultats de l'essai standard des limites d'Atterberg sont rarement reproductibles pour les latérites. Ces résultats sont largement influencés par les méthodes de préparations des échantillons, mais surtout des procédures d'essai (Gidigasu et Yeboa, 1972). Ceci est bien connu dans les laboratoires de mécanique des sols. Pour le cas des sols résiduels tropicaux, le problème est tout particulier. Par exemple, Willis (1946) in Gidigasu (1976) ; Terzaghi (1958) montrent que le séchage à l'air libre ou le mode de pré-traitement peut considérablement affecter une latérite très plastique provenant de cendres volcaniques et la transformer en un matériau très peu plastique.

indices	humide (W % naturelle)	partiellement saturé	sec
limite de liquidité (%)	245	217	0
limite de plasticité (%)	135	146	0
indice de plasticité (%)	110	71	0
teneur en eau naturelle (%)	-	204	72

Influence du mode de séchage sur la plasticité pour une argile latéritique de Hawaii (selon Willis, 1946 in Gidigasu (1976))

Séchage préliminaire et traitement	Wl (%)	Wp (%)	Ip (%)
à la teneur en eau naturelle avant séchage à l'air libre	87	54	33
séché à 105 °C, pulvérisé au mortier	58	39	19
séché à 105 °C, pulvérisé au mortier, traité avec 4 % de tétra sodium pyrophosphate	47	37	10
séché, pulvérisé et réhydraté pendant 1 mois	63	39	24

Influence du mode de pré - traitement sur la latérite de Sasumua (Kenya)

(selon Terzaghi, 1958)

Une autre source de difficulté réside à la tendance de quelques sols latéritiques d'augmenter de plasticité en relation avec la génération des fines particules pendant la préparation de l'essai. Cette génération de fines particules est due au degré de malaxage.

Terzaghi (1958) attribue ce comportement à la présence dans certaines latérites de micro-agrégats de particules individualisés et à l'oxyde de fer hydraté (Newill, 1961 in Gidigasu (1976)). Ainsi, sous l'effet du malaxage, ces micro - agrégats ont tendance à se désagréger. Cela est aussi valable pour l'oxyde de fer hydraté. Dans tous les cas, la tendance est à l'augmentation de la plasticité due au malaxage, par conséquent imputable à l'énergie apportée à l'échantillon ; on peut ainsi prévoir cet effet après compactage.

Détermination de la masse spécifique

L'évaluation du poids spécifique des grains solides (gs) demeure une grande difficulté pour les sols fortement ferruginisés en particulier et pour les sols latéritiques en général. Le poids spécifique est un paramètre important pour la caractérisation de l'indice des vides, de la porosité et surtout de l'état de saturation d'un sol. Nanda et Krishnamachari (1958) cités par Gidigasu (1976), Maignien (1966) et Vallerga et al. (1969, 1971) estiment que les valeurs élevées de celui ci sont généralement associées aux sols riches en oxydes de fer ou de titane. Evans (1958), Nascimento (1959), Daniel et Newill (1959) rapportés par Gidigasu (1969 in Gidigasu (1976)) ont montrés aussi que ces valeurs très élevées concernent la fraction graveleuse dans laquelle les oxydes de fer tendent à se concentrer. En conséquence, le poids spécifique pour la fraction fine et pour la fraction grossière sera différente pour tous les sols latéritiques.

	Valeurs
Localisation	selon les passants des tamis ASTM (BS N°7 sieve)	Ensemble	Références
Ouganda (6 sols)	2,69 - 2,91	2,93 - 3,04	Evans (1958)
Gambie (3 sols)	2,68 - 2,74	2,98 - 3,06	O'Reilly (1958)
Inde (6 sols)	2,78 - 2,92 (pour la fraction fine)	3,26 - 3,54 (pour la fraction grossière)	Central Road Res. Institute India (1953)
Inde (38 sols)	2,2 - 4,6		Nanda and Krishnamachari (1958)
Ghana (2 sols)	2,77 - 2,78	3,25 - 3,33	De Graft-Johnson et Irwin (1959)

Densité relative (g_s/g_w) de quelques latérites (Gidigasu, 1976)

Enfin, Van Ganse (1957) cité par Gidigasu (1976) montre que la densité apparente vu sous l'angle de pisolites varie avec la taille des particules solides et lie cette densité à la porosité. Connaissant la densité apparente pour les pisolites (d₁), celle de la fraction granulométrique comprise entre 2 et 5 mm (d₂) et ensuite de la fraction passant au tamis (US. sieves 100) (d₃), Van Ganse établit les relations suivantes :

à n_o = porosité totale =

à n₁ = micropores =

à n₂ = macropores =

= n_o - n₁

N°	densité apparente des pisolites (d₁)	particules entre 2 et 5 mm (d₂)	passant au tamis (U.S. sieves 100) (d₃)	*porosité totale (n_o)*	Micro pores (n₁)	Macro pores (n₂)
1	2,38±0,06	3,46	3,51	32,2	1,4	20,8
2	2,05±0,01	3,39	3,47	30,9	2,3	38,6
3	2,01±0,11	3,22	3,49	42,4	7,7	34,7
4	1,79±0,07	3,46	3,53	49,3	2,0	47,3
5	2,18±0, 17	3,46	3,53	38,3	2,0	36,2
6	2,15±0,07	3,36	3,45	37,7	2,6	35,1
7	1,83±0,07	3,35	3,46	47,0	3,2	43,8
8	2,09±0,18	3,27	3,44	39,2	4,9	34,3
9	2,14±0,16	3,33	3,40	37,0	2,0	35,0
10	2,73±0,23	3,45	3,57	23,5	3,3	20,2
11	3,07±0,08	3,18	3,67	16,4	13,4	3,0
12	2,68±0,15	3,22	3,49	23,2	7,7	15,5

Densités relatives de la latérite concrétionnaire en relation avec la taille des particules (Ganse, 1957 in Gidigasu (1976)).

Si ces constations expérimentales existent, la difficulté pour déterminer le poids spécifique (gs) au laboratoire est connue. Il semblerait (Gidigasu, 1969) que la principale difficulté est liée au fait qu'aux argiles de la latérite soient associés des minéraux assez "inopportuns", à l'occurrence l'halloysite. Empiriquement, il a été montré (Newill, 1961 in Gidigasu (1976)) que la vraie valeur du poids spécifique de l'halloysite est très difficile à déterminer, due au fait que ce minéral absorbe du liquide de préparation au niveau de son réseau cristallin interparticulaire.

Dureté des nodules

L'essai de dureté n'est pas normalisé. On définit un coefficient qui marque une limite dite de fragilité admissible. Novais-Ferreira et al. (1965) propose de prendre en compte un " hardeness index " ou indice de dureté qui est le rapport de la somme de refus sur les tamis ASTM ≠1" - ≠3/4" - ≠3/8" - ≠4 - ≠N°10 - ≠N°40 - ≠N°200, avant et après compactage.

Caractéristiques de compactage

En technique routière, la densité sèche maximale et la teneur en eau optimale sont déterminées classiquement par l'essai classique Proctor modifié.

Facteurs influençant les caractéristiques de compactage

Des énergies supérieures à celles du Proctor modifié montrent une évolution très sensible des matériaux. Selon l'ISTED (1990), une teneur en fines initiale de 27 % passe à 39 % sous un compactage P.M.(Proctor Modifié) et à 59 % à 1,4 de cette énergie. L'effet du surcompactage est mis en relief. La densité sèche, dans ces conditions augmente jusqu'à l'énergie P.M. puis n'évolue plus au-delà. par contre, la teneur en eau optimale augmente puisque le pourcentage en fines augmente. Enfin, des études ont montré que la densité sèche du matériau est plus élevée si le matériau a été séché à l'étuve, dans ce cas la teneur en eau optimale est plus faible que lorsque le matériau a été séché par un autre procédé. Cette dernière constatation est d'une grande importance car la teneur en eau et la densité sèche retenues pour le chantier sont celles du laboratoire. On est amené à croire que ces valeurs sont mal évaluées, dans la mesure où, aussi bien le mode de compactage, que le mode de séchage diffèrent de ceux opérés au laboratoire.

Comparaison entre l'essai Proctor classique et l'essai Harvard

Autret (1980) a utilisé l'essai Harvard tel recommandé par le Lyon Associates (Vallerga et al., 1969 ; 1971) comme essai de substitution à l'essai Proctor ; les résultats ne sont pas concluants. Rappelons que l'essai Harvard, tout comme l'essai Proctor, a pour but de rechercher la relation entre la densité sèche et la teneur en eau d'un matériau, pour une énergie de compactage donnée. Il a l'avantage d'être miniaturisé et de nécessiter de ce fait très peu de matériau (quelques centaines de grammes). Bien qu'il n'existe pas de mode opératoire de l'essai, une méthode a été proposée en 1970 par Wilson. Le moule est un petit cylindre de dimension intérieure (f = 3,3 cm ; h = 7 cm). Ainsi, il a été comparé les essais Proctor modifié classiques sur le 0/20 et les essais Harvard qui ont porté sur du 0/2, sur le même matériau. Le tableau suivant donne les résultats pour comparaison :

	Proctor 0/20
	g_d	W
Harvard 0/2	0,28	0,50
Proctor 0/2	0,18	0,44

Tableau de comparaison entre l'essai Proctor et l'essai Harvard (Autret, 1980)

(les chiffres donnent les coefficients de corrélation et portent sur 39 échantillons)

A partir de ces résultats, on peut dire que l'essai Harvard remplacerait difficilement l'essai Proctor.

La Portance - L'Essai CBR

Essai CBR

Pour les différents éléments du corps de chaussée, on exige des performances fonction d'un essai type normalisé, l'essai CBR (Californian Bearing ratio). Jusqu'à présent cet essai reste le paramètre incontournable pour le dimensionnement des chaussées sur assises latéritiques. Le CBR est un essai simple pour évaluer les qualités routières de structures souples. Le test est arbitraire en ce sens que les résultats sont difficilement reliables à un paramètre de résistance du sol.

Facteurs affectant le CBR des sols latéritiques

On remarque que généralement ces sols ont de fortes valeurs de l'indice CBR, qui tourne autour de 80 et parfois plus quand ils sont imbibés. Evans (1958), De Graft-Johnson et al. (1968), Vallerga et al. (1969), USAID (1971) ont montré que l'utilisation de l'essai CBR est adaptée aux sols latéritiques pour l'évaluation de la stabilité des structures routières. On remonte à cette période pour les premières utilisations de l'essai CBR sur les graveleux latéritiques. Même si Wooltorton F.L.D. (1947 ; 1958) rapporte des tentatives sur des latérites de l'Inde. Cependant plusieurs questions restent encore posées. La détermination du temps nécessaire pour l'imbibition des sols en est une. Par exemple, dans les conditions semi-aride, une période entre 24 et 48 heures d'imbibition semble être suffisante (Ackroyd, 1959). Seulement Van Ganse (1957) trouve que la valeur du CBR de graveleux latéritiques compactés imbibés pendant 4 jours, dépend du degré de compaction d'une part et d'autre part de la teneur en concrétions et du pourcentage de fines particules. D'après cet auteur, une latérite avec un pourcentage de pisolites (concrétions) autour de 75 %, avec 25 % de fines, et un indice de plasticité aux alentours de 7 %, constitue une bonne couche de base de chaussée. Des cas de graveleux latéritiques très sensibles à l'eau sont connus. Ces matériaux qui montrent de fortes résistances (en terme de CBR) non imbibés, chutent considérablement de résistance en présence d'eau. D'après Evans (1958) le CBR décroît quand la teneur en eau augmente (figure suivante). Remillon (1967) trouve des résultats similaires sur des latérites de l'Afrique de l'Ouest.

Influence de la teneur en eau de moulage sur le CBR de quelques

graveleux latéritiques typiques (Evans, 1958)

Ces résultats montrent clairement que les latérites sont des sols sensibles à l'eau et par la même occasion changent de caractéristiques au passage de ces états. Cette sensibilité à l'eau est telle que pour certaines latérites imbibées pendant 4 jours, la portance est considérablement diminuée, l'effet est moindre pour des latérites compactées à la teneur en eau de l'optimum (Evans, 1958 ; De Graft-Johnson et al., 1969). Les figures II.3a et II.3b dues à Evans (1958) montrent qu'il existe des différences assez prononcées selon que le mode opératoire de l'essai est changé. Par exemple, le CBR déterminé avec le mode AASHO est généralement plus important que celui du mode britannique (British Standard ou BS). Selon le rapport de l'ISTED (1990), le rapport CBR après imbibition de 4 jours sur CBR immédiat varie de 0,3 à 0,9. il est souvent voisin de 0,7.

Influence de l'imbibition et de la teneur en eau de moulage sur le CBR (Evans, 1958)

L'effet du degré de compaction ainsi que de la teneur en eau de moulage est très prononcé : plus est élevée le degré de compactage plus est importante la diminution de la résistance (en terme de CBR) quand la teneur en eau de compactage augmente. L'utilisation du CBR corrigé est due au fait que les couches de base de routes en terre peuvent supporter des déflexions importantes (Remillon, 1967). D'après cet auteur, il n'est pas rationnel de les dimensionner en partant du CBR à 2,5 mm d'enfoncement de la plateforme surtout si celle-ci est constituée de matériaux plastiques. Alors, après examen des courbes de poinçonnement (contrainte-déformation), on prend en compte un CBR correspondant à une sécurité de 2 par rapport à la rupture.

a Influence de la teneur en eau de moulage et de l'énergie de compactage sur le CBR.

b Influence des paramètres de compactage sur le CBR de graveleux latéritiques typiques

(Selon Hammonds, in Gidigasu, 1976)

C'est en tenant compte de ces nombreuses considérations qu'il existe une méthode de détermination de l'indice CBR en Afrique de l'Ouest, communément appelé West African Compaction (USAID, 1969 ; 1971).

Résistance au cisaillement

La résistance au cisaillement des sols latéritiques compactés a fait l'objet de nombreuses études (Vargas, 1953 ; 1975 ; Terzaghi, 1958 (in Gidigasu, 1976) ; Lumb, 1962 (in Malomo, 1983) ; Baldovin, 1969 ; Lohnes et al., 1971 ; Malomo, 1983 ; Samb, 1985 ; Ogunsanwo, 1985 ; 1989). Il est reconnu que les essais de compression simple ou triaxiaux sur des éprouvettes de latérites sont d'excellents moyens d'investigation pour évaluer la résistance au cisaillement. Clare et O'Reilly (1960) et Lohnes et al. (1971) jugent par contre que l'essai de cisaillement à la boîte de Casagrande apporte de bonnes informations, en plus du fait que l'essai est peu coûteux.

Influence des facteurs pédogenètiques et compositionnels

Pour certains auteurs, les facteurs les plus déterminants sont les facteurs génétiques et compositionnels et, ainsi que les différentes méthodologies et procédures d'essais de laboratoire (Lohnes et Demirel, 1973). La résistance au cisaillement des sols latéritiques est reconnue dépendant significativement de leur origine, directement lié au degré d'altération de ces sols (degré de décomposition, ferruginisation et état de dessiccation). Ces paramètres sont fonction de la position de l'échantillon au niveau des profils d'altération (Lamb, 1962 ; Lumb, 1962 ; Lohnes et al., 1971 ; Wallace, 1973). Par exemple, Lohnes trouve des variations significatives de ces caractéristiques de résistance en fonction de la profondeur du profil pour des latérites provenant de cendres volcaniques et appartenant au même horizon pédologique. Concernant le degré d'altération ou de latéritisation, Baldovin (1969) conclut que plus est élevé le degré de latéritisation, plus est élevée la résistance au cisaillement. Sur la base d'études de sols résiduels de Hong Kong formés selon différentes roches mères, Lumb (1962), identifie trois groupes de sols résiduels en termes de résistance au cisaillement. D'après Lumb, il existe des corrélations significatives selon que la latérite est formée suivant des roches mères différentes. Ceci est en relation avec la texture, la distribution granulomètrique, la capacité de drainage (perméabilité) etc. Il propose une classification géotechnique des sols résiduels tropicaux en terme de résistance au cisaillement, incluant les paramètres de granulométrie et de texture (Tableau II.7). Ainsi, il met en évidence :

a) sols latéritiques frictionnels avec possibilité de drainage libre ;

b) sols latéritiques cohésifs ou imperméables ;

c) sols latéritiques intermédiaires à ces deux classes

types

Description

Critère

Origine

Frictionnel

Frictionnel – Cohésif

Cohésif – Frictionnel

Cohésif

Frictionnel

Frictionnel avec un peu de cohésion quand non saturé

frictionnel avec une grande cohésion quand non saturé

Cohésif

% en sable et gravier ≥ 80 %

% en sable et gravier 50 - 80 %

% en sable et gravier < 50 %

% d'argile < 20 %

% d'argile ≥ 20 %, indice de plasticité ≥ 30 %

Sable de plage ou marin, dépôt éluviaux

Granite décomposé

Cendres volcaniques, terre rouge

Silt marin, terre rouge

Classification géotechnique de sols latéritiques de Hong Kong

provenant de roches mères diverses (Lumb, 1962)

Les valeurs de résistance au cisaillement de ces différents groupes est reporté au tableau ci-dessous.

Paramètres

de résistance

Granite décomposé

Terre rouge

Cendres volcaniques

Silt marin

Angle de frottement

Cohésion (kPa)

35° - 40°

0 - 0,072

drainé

25° - 35°

0 - 0,22

drainé

30° - 35°

0 - 0,48

non drainé

0 - 14,4

non drainé

Paramètres de résistance au cisaillement de quelques

latérites résiduelles de Hong Kong (Lumb, 1962)

Les avis sont très partagés à l'heure actuelle sur la relation entre l'origine pédologique des sols latéritiques et la résistance au cisaillement. Par exemple, Madu R.M.(1977), à partir d'investigations sur des latérites du Nigéria montre qu'il n'existe pas de réelles corrélations entre les teneurs en oxydes de fer ou d'aluminium et les paramètres physiques ou mécaniques ; autrement dit les facteurs compositionnels ou génétiques ne sont pas prépondérants.

Influence des paramètres de compactage sur la résistance au cisaillement

De Graft-Johnson et al. (1969), Lumb (1962 in Gidigasu (1976)), Baldovin (1969) mettent en relief l'influence du degré de saturation et des teneurs en eau sur cette résistance. Ces auteurs proposent la relation suivante donnant la cohésion effective en fonction de la teneur en eau :

c = a.e^-bWn Wn = teneur en eau, a et b sont des constantes expérimentales

e étant la base du logarithme népérien

Terzaghi (1958), pour sa part, ne trouve pas d'influence des variations de la teneur en eau sur les paramètres non drainés des argiles latéritiques de Sasumua (Kenya). Clare et O'Reilly in Gidigasu (1976) aboutissent aux mêmes résultats sur cette même argile latéritique de Sasumua compactée : les teneurs en eau de moulage et les pressions de confinement ont une influence négligeable sur les paramètres de résistance au cisaillement. Par contre pour Matyas (1969) et Baldovin (1969), l'angle de frottement interne et la cohésion sont effectivement influencés par la variation de la teneur en eau, de même que la densité sèche. Les figures suivantes (Baldovin, 1969) montrent l'influence des teneurs en eau sur l'enveloppe de rupture dans le cas d'essais de cisaillement à la boîte de Casagrande. La nature de l'enveloppe de rupture est considérablement affectée.

Influence de la teneur en eau de moulage sur l'enveloppe de rupture de latérites compactées provenant de gneiss (a et b) (Baldovin, 1969)

Autres paramètres influençant la résistance au cisaillement

Les travaux de Sikali (1985) sur des latérites du Cameroun montrent l'influence de l'énergie de compactage sur les paramètres de résistance au cisaillement. De ces travaux on remarque une grande disparité du comportement selon que le compactage est opéré à des compacités supérieures à 95 % de l'Optimum Proctor Modifié (OPM) ou inférieures. Dans le premier cas le comportement est dit fragile avec présence d'un pic à la résistance maximale et dans le second le comportement est ductile. Omotosho et al. (1991) ont étudié des sols latéritiques du Nigéria, compactés et reconstitués successivement. Ils les soumettent à des essais triaxiaux U.U et constatent l'influence de ce mode de préparation sur des paramètres tels que l'indice de plasticité (Ip), les indices de granulométrie (Cc, Cu, la génération des fines particules), mais et surtout sur les caractéristiques de cisaillement ; avec une stabilisation de ces différents paramètres pour un nombre de cycles connu. Pour Gidigasu (1976), l'influence du poids spécifiques sur les paramètres de résistance est rarement pris en compte. Il est connu que le poids spécifique est une fonction du degré de latéritisation et directement lié à l'augmentation de la teneur en oxydes de fer ou de titane. Des études ont montré que la résistance au cisaillement augmentait quand cette proportion en fer augmente. Enfin, des études faisant varier les dimensions de la boîte de Casagrande, la vitesse de cisaillement, montrent que cela n'a pas d'influence sur les paramètres de résistance au cisaillement de sols latéritiques (C.K.Cheung et al., 1988). Pourtant, vu la granulomètrie de ce type de sols (pisolitique ou concrétionnaire) cela devrait être le cas.

Comportement particulier observé sur des graveleux latéritiques intacts et compactés

Lohnes et Demirel (1973) ont observé pour la première fois sur des sols latéritiques soumis à des essais à la boîte de cisaillement un comportement dit d'effondrement (collapsible behaviour) généralement connu sur des argiles partiellement saturées. Ce comportement est tel qu'il existe une nette distinction de l'allure de l'enveloppe de rupture entre les contraintes faibles et celles à grande intensité (au delà de 200 kPa généralement). Ce comportement n'a été observé que sur des latérites intactes (undisturbed laterites) et dans la littérature pour des sols résiduels intacts tropicaux. Malomo S.(1983), l'évalue pour la première fois sur des sols latéritiques du Nigéria, cette fois-ci compactés à l'OPM.(Figure II.7). Il montre que pour une teneur en eau donnée, une seule et unique ligne de rupture ne peut être tracée. Il y a deux lignes de rupture, la première à faible contrainte normale, la deuxième à forte contrainte normale. D'après cet auteur, il existe une limite de la contrainte normale pour laquelle le sol s'effondre.

Mise en évidence de comportement d'effondrement (Malomo S., 1983)

En faible contrainte, l'importance de la compaction dû à la charge axiale et par la suite la désagrégation des concrétions est faible, l'effet de la contrainte de cisaillement n'est pas très apparent. Au delà de cette zone de contrainte, l'effet de désagrégation apparaît et demeure constant. Ainsi, il existe une région initiatrice de l'effondrement et au delà le phénomène se manifestant continuellement. Toujours selon Malomo S., en contraintes normales faibles le comportement est décrit comme celui d'un sable dense dans la mesure où la contrainte tangentielle augmente jusqu'à atteindre un pic et ensuite chute brusquement. En contraintes normales élevées, la contrainte tangentielle augmente très rapidement et n'atteint pas de maximum, même à très grandes déformations (≈ 20 %) ; ceci est attribué à un sable lâche. Ces observations sont aussi valables quand il y a changement de la teneur en eau de compactage (figure II.7). Alors, le comportement est à la fois fonction du niveau de contraintes et de la teneur en eau de compactage : les allures des enveloppes de rupture se trouvent changées. De la même manière, l'analyse des courbes de la variation de volume de l'échantillon au cisaillement (variation de la hauteur de l'échantillon) montre qu'en faibles contraintes, les échantillons se dilatent et en grandes contraintes se contractent. Ce changement de l'état dilatant à l'état contractant est aussi observé quand la teneur en eau de compactage varie. Si ce phénomène, attribué seulement à des sols latéritiques intacts, est observable sur des échantillons de latérites compactés ; les mécanismes devraient certainement être identiques. Seulement, en reconstituant au laboratoire des échantillons par compactage, on pourrait se mettre en partie dans des conditions in situ (la puissance des couches latéritiques pouvant dépasser 100 m dans certains cas). L'idée simple que les sols latéritiques intacts s’effondrent par la variation du niveau de contraintes, de la dislocation des interconnexions continues du squelette solide (cimentation) ne semble pas être applicable aux sols latéritiques compactés. Mais, l'idée d'un changement important de leurs structures internes ne peut être exclu. Alors, la cimentation des agrégats par compactage peut être brisée sous contrainte et le phénomène est accru s'il y a présence d'eau. Le changement vers un matériau moins dense justifie certainement un phénomène de dégradation et dans ces conditions l'augmentation de la teneur en eau accélère le phénomène. Pour les sols latéritiques compactés, la structure est une juxtaposition de nodules et de particules argileuses plus fines. Toute variation du niveau de contrainte a pour effet de fragmenter les pisolites et concrétions d'où une génération de fines. On passe alors d'un état granulaire à un matériau plus plastique. Enfin, selon Malomo S. (1981, 1983) et Ogunsanwo O (1989), il existe deux niveaux de structures pour les sols latéritiques compactés :

a) une combinaison entre le squelette solide constitué de particules en concrétion ou argileuses, l'espace poreux et de l'eau. Leurs disposition géométrique est essentiellement fonction de l'énergie de compactage et de la teneur en eau ;

b) une structure interne des particules elles même, identique aux sols intacts. Cette structure est héritée de la structure originelle quand le sol latéritique se formait.

Alors, si des sols latéritiques compactés à la même teneur en eau présentent différents comportements seulement par la variation du niveau de contraintes, alors cela ne peut être dû qu’à la configuration (b). Dans ces conditions, le niveau structural constitué de la juxtaposition de particules très liées nécessite un niveau de contraintes élevé pour qu'il y ait désagrégation.

Compressibilité et perméabilité des sols latéritiques

Compressibilité des sols latéritiques

Les travaux de Vargas (1953, 1965), de Lohnes et al. (1971) se sont essentiellement intéressés à l'étude de la compressibilité des sols latéritiques. Le but de ces études étaient essentiellement de vérifier que la théorie de la consolidation de Terzaghi était applicable sur des sols de ce type, en vue de travaux de fondation. L'aspect routier a rarement fait le cas de telles études, les pressions en jeu étant excessives. Selon Vargas (1953), la loi d'évolution de la déformation en essai de compressibilité des sols latéritiques, est similaire aux lois qui gouvernent les phénomènes de consolidation des argiles sédimentaires. D'après cet auteur, la pression de pré consolidation décrite par Casagrande, est valable sur ces sols seulement après un certain niveau de contrainte. Avant cette limite, la diminution de l'indice des vides pendant le chargement est très faible, jusqu'au niveau de contrainte où la relation entre la diminution de l'indice des vides et la contrainte appliquée suit la loi de consolidation. D'après Vargas, ceci est dû à l'existence d'une pression de "pré consolidation virtuelle" en relation avec l'histoire du matériau (nature du sol, sa position selon les profils pédogenètiques, sa structure). Le phénomène similaire existe quand il s'agit de latérites compactées. Plusieurs facteurs affectent cette compressibilité, la profondeur des sols en place, la nature de la roche mère et surtout la méthodologie d'essai.

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Influence du mode d'essai sur la compressibilité de sols résiduels

provenant de granite et de gneiss (Vargas, 1953)

L'aspect de la courbe de chargement oedométrique a fait l'objet d'une importante communication par le groupe de travail - [Sols résiduels tropicaux-(Engineering Geology, Vol.23, I-1990).(Gibbs et Bara, 1962 ; Jennings et Knight, 1957 ; Brink et Kantey, 1961 ; Foss, 1973 ; Singh et Al-Layla, 1980 ; Vargas, 1974)]. Selon ces auteurs, les sols latéritiques ont des potentialités d'effondrement. Ils ont une texture généralement lâche et ils peuvent supporter de grandes contraintes quand ils sont partiellement saturés, mais offrent une diminution de volume du à l'effondrement quand ils sont saturés, même à faibles contraintes. Les sols résiduels tropicaux ont tous généralement ce comportement. Ainsi, l'effondrement résulte de la perte ou la réduction de l'adhérence entre grains solides, due à l'écrasement et directement liée à la présence d'eau dans les sols résiduels tropicaux dont la roche mère a été riche en quartz. Un autre mécanisme de l'effondrement s'explique par la perte de stabilisation de la tension superficielle entre les ménisques d'eau et les particules solides dans le cas des sols partiellement saturés et surtout de la perte de résistance des particules solides elles-mêmes quand elles sont saturées. Ceci peut être évalué au laboratoire par l'utilisation de l'oedométre : l'échantillon est chargé initialement à la teneur en eau optimale, à une pression égale à la pression limite déterminée in situ. A l'équilibre (stabilisation), l'échantillon est saturé et l'effondrement s'observe aussitôt c'est à dire une diminution de l'indice des vides pour une même pression axiale.

Comportement de sols "collapsible" (Vargas, 1974)

(S = succion, So = succion initiale)

Les figures suivantes donnent les allures des courbes typiques de comportement d'effondrement.

Jennings et Knight (1957 in (GSEGWPR (1990)) proposent une méthode de détermination de la pression d'effondrement. L'échantillon est saturé après une mise en charge de 200 kPa. Ainsi, le potentiel d'effondrement (collapse potential) est défini par :

∂e : variation de l'indice des vides après saturation ; e_o: indice des vides initial

Le tableau suivant indique les valeurs pour lesquelles l'effondrement devient critique pour un sol résiduel (l'étude porte uniquement sur des sols résiduels intacts). L'extension pourrait être faite pour le cas de sols latéritiques compactés.

Pression de pré consolidation

apparente (Vargas, 1973)

Pression de pré consolidation apparente observée à l'œdomètre (Vargas, 1973)

Le tableau suivant donne une échelle des désordres occasionné par le simple fait de l'effondrement des sols résiduels tropicaux.

potentiel d'effondrement

considérations

> à 1

1 à 5

5 à 10

10 à 20

au delà de 20

pas de problème

désordre modéré

désordre

désordre sévère

désordre très sévère

Classification des sols résiduels tropicaux en terme de

potentiel d'effondrement (Gibbs et Bara, 1962 in (GSEGWPR (1990))

Des résultats analogues ont été observés sur les sables à très grandes contraintes (Bishop, 1966), ainsi la déformation est une fonction du niveau de contrainte (Malomo S., 1983). Le phénomène est expliqué par un écrasement des grains à ce niveau de pression. Cet effet d'écrasement due à la charge est reporté par les travaux de Roberts et Souza (1958 in (GSEGWPR (1990)) et Lee et Farhoomand (1967 in (GSEGWPR (1990)). A cet effet l'influence de la granulométrie sur la compressibilité des sols pulvérulents a été rapporté par plusieurs auteurs tel que Hilf (1975 in (GSEGWPR (1990)). A ce propos, les matériaux bien gradués, doublés de particules à forme roulée, offrent du point de vue de cette propriété, les meilleurs résultats. Or l'écrasement des particules a pour effet de donner lieu à des formes plus aplaties et des résultats ont montré qu'il s'y associe une plus grande compressibilité et un angle de frottement interne plus faible. Si on devait appliquer un tel raisonnement au cas actuel des sols latéritiques, les désordres granulométriques ne s'expliqueraient plus en termes d'écrasement de particules, compte tenu des niveaux de contraintes s'₃_c relativement faibles (application routière). Les ruptures se produiraient ailleurs où les liens sont beaucoup plus fragiles que ceux là mêmes qui déterminent la microstructure des minéraux. Elles interviennent d'abord au niveau de la matrice fine qui jusqu'ici, exerçait un effet structurant sous l'effet du compactage ; ensuite au niveau des éléments grossiers par déconcrétion, en raison des efforts de contact. Par conséquent, tant et aussi longtemps que les niveaux de contraintes resteront relativement faibles, condition souvent satisfaite dans le cadre d'applications essentiellement routières, les pertes de caractéristiques devront être d'autant plus importantes que, d'une part la fraction fine est importante, et d'autre part le matériau a acquis un état d'induration peu avancé.

Perméabilité des sols latéritiques

Les mêmes facteurs qui influencent les caractéristiques des sols latéritiques sont celle-là même qui affectent la perméabilité des latérites. Le tableau ci-dessous donne quelques ordres de grandeurs de la perméabilité de certains sols résiduels tropicaux rapportés par Gidigasu (1976). Les résultats sont assez irréguliers, mais les différentes études montrent qu'à l'état compacté ces sols sont peu perméables en général.

Référence	type de sol	lieu	Roche mère	Perméabilité (cm/s)
Fanshawe (1962)	Rhyolite résiduelle	Hong Kong	Rhyolite	10^-8 à 9.10^-6
Vargas et al.(1965)	Gneiss résiduel	Brésil	Gneiss	3.10^-7 à 6.10^-6
	Basalte résiduel	Brésil	Basalte	2.10^-7
Terzaghi (1958)	Argile de Sasumua	Kenya	Cendre volcanique	0,8.10^-7 à 7.10^-7
Matyas (1969)	Argile de Sasumua	Kenya	Cendre volcanique	2.10^-7 à 6.10^-8
Trow et Morton (1969)	Latérite ferrugineuse	S^tDom.	Péridotite	10^-3
Andrews (1936)	Latérite	Hawaii	Basalte	1,48.10^-4 à 5,39.10^-7
De Graft-Johnson (1969)	Argile latéritique	Ghana	Granite	7,5.10^-5 à 1,7.10^-7

Perméabilité de quelques sols résiduels tropicaux (d'après De Graft-Johnson et Bhata, 1969 in Gidigasu (1976))

CONCLUSION

La compilation bibliographique que nous venons d'exposer illustre toute la complexité de l'étude des latérites ou des sols latéritiques. S'il est reconnu que généralement tous les sols résiduels tropicaux évoluent dans des conditions spécifiées vers la latérite, il n'est pas certain que ces mêmes sols résiduels justifient des comportements similaires. La gamme des produits est très vaste et une attention toute particulière devrait être portée sur la connaissance des facteurs pédogenètiques ayant donné naissance à ce genre de sols.

Aussi bien en terme de classification, de résistance au cisaillement, la connaissance de la nature du sol est d'une grande importance car influençant considérablement ses propriétés aussi bien physiques que mécaniques.

En ce qui concerne la suite de notre travail, nous utiliserons la définition de Autret (1980) sur la latérite et le matériau que nous sommes sensés utilisés répond à cette nomenclature. Alors la latérite est décrite comme un sol meuble, formé en milieu tropical, composé d'une fraction granulaire constituée de pisolites ou de nodules ferrugineux emballés dans une matrice fine limono - argileuse.

Généralités sur les latérites du Sénégal

Cette partie utilise des données provenant de dossiers compilés par le CEREEQ (Centre Expérimental de Recherches et d'Etudes pour l'Equipement) du Ministère de l'Equipement du Sénégal. Cet organisme succède au LBTP - Dakar (Laboratoire du Bâtiment et des Travaux Publics) qui était une ancienne filiale du CEBTP. Le CEREEQ est l'organisme chargé du contrôle routier au Sénégal. Mais parallèlement à cet aspect, il dispose d'un laboratoire public d'essais et d'un centre de recherche en géotechnique routière. De 1945 à 1991, le LBTP, ensuite le CEREEQ ont mis sous forme d'archives l'ensemble de leurs travaux routiers sous forme de dossiers d'études. Chaque dossier (3000 en totalité) représente une étude faite sur un gisement de graveleux latéritique ou non. Ces études sont pour la plupart des commandes de l'état sénégalais, généralement supervisées par des bailleurs de fonds de la Banque Mondiale ou du Fond Monétaire International. Les éléments qu' on trouve dans ces dossiers ont trait à des paramètres de gisement proprement dit, des paramètres géotechniques et des recommandations sur la qualité du graveleux pour son usage routier donnés par l'ingénieur du projet.

Choix et triS des paramètres

Dans le cadre de l'utilisation de cette banque de données, nous avons procédé à un certain nombre de tris et de choix, soit des variables (paramètres d'essais), soit des individus (gisement). Par la suite, nous avons pu introduire de nouvelles variables, qui sont généralement la combinaison de variables existantes. Enfin, l'utilisation de la carte pédologique du Sénégal (Maignien, 1965), nous a permis de connaître pour chaque gisement de graveleux latéritique, la nature du profil lui correspondant et son appartenance à une famille pédogenètique. Les paramètres de chaque dossier sont les suivants :

Paramètres du gisement

Chaque gisement est reconnu au préalable par :

a. sa localisation géographique (le repère est souvent la proximité d'une route nationale ou départementale),

b. V_d, le volume de la découverte (m³), donne le volume de la couverture, généralement sableuse, sur le gisement de latérite,

c. V_d, le volume de matériaux (m³).

Caractéristiques d'identification

Ce sont les paramètres les plus importants et sont les suivants :

I. la granulométrie [m (%) : passant au tamis de 2 mm (AFNOR 20) et f (%) : passant au tamis de 0,1 mm (AFNOR 23)]. Ces caractéristiques granulomètriques sont prises avant et après compactage.

II. les limites d'Atterberg (Wl, Wp) et l'indice de plasticité (Ip) ;

III. la densité sèche à l'OPM (Optimum Proctor Modifié) (g_d max) ;

IV. la teneur en eau optimale (Wopm) ;

V. le CBR à 95 % OPM à 4 jours d'imbibition et le pourcentage de gonflement au CBR ;

VI. le CBR et le pourcentage de gonflement pour des graveleux latéritiques traités au ciment ou à la chaux.

Paramètres nouveaux

A part ces paramètres physiques d'identification et de portance, nous avons ajouté à cette banque de données les paramètres suivants :

a. le produit fxIp ou encore module de plasticité défini par Garabiol (1962 in Remillon (1967)) ;

b. le produit mxIp ;

c. l'appartenance du sol décrit selon les classifications USCS, LCPC, HRH ;

d. l'indice de groupe (I_g) .

Nature et origine pédologique des graveleux latéritiques pour chaque site

La localisation exacte de chaque gisement de graveleux latéritique permet de connaître sa nature pédologique. Pour cela, nous avons utilisé la carte pédologique du Sénégal (Maignien, 1965) et les résultats du Lyon Associates (Vallerga et al., 1969 ; 1971). Alors pour chaque site, on détermine la nature du profil pédologique définie par la carte pédologique et son appartenance suivant les familles décrites par la notice de cette même carte. En plus de cette description, la nature de la roche parent est généralement décrite, mais avec plus d'incertitude.

Description de la banque de données

Si on retient toute la banque de données, on arrive à 3000 cas d'études ; un gisement pouvant faire l'objet de nombreuses études (variabilité dans l'espace) ou une seule par exemple. Systématiquement, on élimine tous les cas ne traitant pas de graveleux latéritiques. Ce premier tri fait, on arrive à peu près d'un millier de cas (800 exactement). Ensuite, on procède au second tri qui élimine systématiquement tous les cas où l'étude est incomplète. Dans ces cas, par exemple, le concepteur ne traite pas de la portance, ou de la granulométrie etc...On en arrive à 267 gisements à traiter sur 3000 dossiers. La comparaison entre observations ne pouvant se faire que pour des familles de tailles identiques. Sans quoi, il est pratiquement impossible de faire les analyses statistiques que nous proposons de faire par la suite. Enfin, on essaie de tester si les 267 individus constituent un bon échantillonnage. Pour cela, on essaie de suivre certaines variables sur la totalité de la banque et ensuite on les compare au 267 individus ; on arrive généralement à des nuages de points identiques (disposition géométrique semblable). Une autre manière de faire est de voir si, sur la carte les 267 individus concernent l'ensemble du pays. Le résultats est que la partie occidentale est plus étudiée que les autres, le reste représentant au plus 40 % de l'ensemble. Ceci s'explique par l'importance de l'activité économique dans cette zone.

Conclusion

Les tris successifs faits n'enlèvent pas à la pertinence de la banque de données. L'ensemble du territoire est assez bien représenté ; un regroupement est plus net dans la partie occidentale du pays, cela dénote de son importance économique. Enfin, cette banque de données sera étudiée de plusieurs manières :

a. une étude générale qui permet de situer les données dans le cadre géotechnique,

b. une étude comparative de certains paramètres pris avant et après compactage,

c. une étude statistique élémentaire par moyennes et écart-types selon les familles définies,

d. une analyse des données pour une recherche de corrélations entre la portance (CBR) et les caractéristiques physiques d'identification,

e. enfin, la recherche d'une classification géotechnique de ces graveleux latéritiques du point de vue routier.

Généralités sur les latérites du Sénégal

INTRODUCTION

Identification

Les sols formés dans des conditions pluviométriques identiques sont connus pour avoir les mêmes caractéristiques morphologiques, minéralogiques et géotechniques (Dumbleton et Nevill, 1962 ; (Dumbleton et al., 1966; in (Gidigasu,1976; Vallerga et al., 1969)). Il existe des systèmes d'identification pour quelques sols résiduels basés selon la relation entre les sols, leurs origines et les facteurs pèdogenétiques (Dumbleton et al., 1966 ; Gidigasu, 1972 ; Vargas, 1988). Par exemple, certaines corrélations ont été obtenues entre la nature de la roche mère et la classification de Casagrande pour différentes latérites. La relation entre le climat et les caractéristiques de consistance ont été aussi considérées par plusieurs auteurs ; par exemple, Clare (1960), Remillon (1967) proposent un groupement entre latérites de l'Ouest et du Centre Africain sur la base de conditions végétales et climatiques.

Différenciation

D'après Remillon, les sols ferrugineux sont ceux formés en zone tropicale sèche sous la savane avec une moyenne de précipitation de 1200 mm par an. Dans ces zones l'évaporation dépasse les précipitations pendant la saison sèche qui dure huit mois. Les sols ferralitiques, dans un autre côté, se forment dans une zone tropicale humide, où l'on a une moyenne annuelle de précipitation qui ne dépasse pas 1200 mm. Les précipitations dépassent l'évaporation et la durée de la saison sèche est de 4 mois. Les grandes différences entre ces deux types de sols viennent des conditions climatiques, et ceci se répercute sur leurs caractéristiques chimiques et minéralogiques. Pour les sols ferrugineux, la limite de liquidité (Wl) est généralement supérieure à 50 % et l'indice de plasticité (Ip) à 30 %, et pour les sols ferralitiques de 50 et 30 % (Remillon, 1967). Clare (1960) a aussi trouvé une corrélation significative entre la pluviométrie et la plasticité pour des sols d'Afrique Centrale. Une méthode pour identifier les sols tropicaux lessivés est basée sur la relation entre la nature de la roche mère et sa position dans le diagramme de plasticité de Casagrande. Par exemple, Evans (1957) montre que les sols latéritiques d'origine volcanique se localisent généralement selon la ligne A, de même que d'autres argiles rouges et noires issues de roches ignées basiques. Cependant, d'autres études (Ackroyd, 1959 ; De Graft - Johnson et al.,1972) révèlent qu'il n'existe pas de relation unique entre l'origine génétique et les caractéristiques de consistance pour des sols hautement latéritisés et les sols mixtes graveleux latéritiques - quartzeux. Par exemple, il n'est pas possible de distinguer les sols concrétionnaires, des graveleux latéritiques quartzeux. Cela est dû au fait que l'influence du pourcentage de fines dans les sols concrétionnaires - graveleux quartzeux sur les caractéristiques de consistance n'est pas unique.

Le cas des sols du Sénégal

Les rapports finaux du Lyon Associates (2 et 3) (Vallerga et al., 1969) et (Remillon, 1967) confèrent pour la grande partie des sols du Sénégal une nature ferrugineuse. Cependant ce caractère est en opposition avec les données de la pédologie (Maignien, 1965) qui distingue beaucoup plus de profils non ferrugineux que ne le soulignent les auteurs précités. La limite entre ces deux types n'est pas réellement nette, la véritable réponse devrait provenir d'études pédologiques et minéralogiques très poussées.

Types de matériaux étudiés

La plupart des valeurs de plasticité des échantillons du Sénégal s'étalent selon la ligne A et au dessus de celle-ci. Le nuage de points est limité par les droites Wl = 18 % et Wl = 50 % et appartiennent pour l'ensemble au groupe des argiles peu plastiques. Il n'existe pas de réelles différenciations entre les familles pédologiques définies au préalable : les ensembles se regroupent indifféremment.

Position des latérites du Sénégal avant compactage dans le diagramme de plasticité de Casagrande.

Position des latérites du Sénégal après compactage dans le diagramme de plasticité de Casagrande.