CHAPITRE DEUXIEME : METHODOLOGIE ET MATERIELS UTILISES

Afin d’atteindre les objectifs que nous nous sommes fixé pour ce travail, nous avons procédé par une démarche structurée. Celle-ci a consisté d’abord à des reconnaissances du secteur d’étude ainsi que l’échantillonnage, ensuite les analyse de ces échantillons au laboratoire et enfin l’analyse et le traitement de données obtenues.

II.1. RECONNAISSANCES DE TERRAIN

Cette partie a consisté à la documentation, au lever géologique du secteur de Musheke et à la récolte des échantillons au sein de la rivière Musheke ainsi qu’au traitement des données au bureau.

La documentation en tant que première phase de notre travail, a consisté en une compilation des documents disponibles concernant notre secteur d’étude et autres secteurs ayant les réalités semblables que le nôtre. Elle a été donc de différente forme : géographique, géologique, sociale. Nous avons également lié nos recherches de bibliothèque avec celles de l’internet.

La reconnaissance générale de notre secteur d’étude à durée 5 jours, soit du 28 novembre au 02 décembre 2016. Nous avons repéré un phénomène d’érosion qui est causé par l’activité de la rivière Musheke. Cette dernière draine des sédiments de tout genre dont les plus présents sont ceux d’origine détritique qui sont les granulats ou sables. Nous avons donc pu corréler la nature de ses sédiment avec la lithologie locale, nous avons trouvé une ressemblance du fait que le sol qui subissait l’érosion causée par la rivière Musheke était aussi de type sableux ; l’eau de la rivière Musheke, par sa vitesse arrive à emporter tout ce qui est sur son passage comme végétation, débris inorganiques et organiques, et les seuls éléments qui sédimentent au fond de la rivière sont ceux qui ont une grande densité.

Les travaux d’échantillonnage et de mesures in situ s’était réalisés durant 4jours soit du vendre di 16 au lundi 19juin 2017. Nous avons levé toute la rivière Musheke de l’estuaire au niveau du lac Kivu dans le groupement Mpene, jusqu’à la source se trouvant à Nkonko dans le groupement Mugote vers le nord. Chaque fois, nous prenions les dimensions du lit majeur et du lit mineur de la rivière ; nous avons constaté que le lit majeur en cette époque, n’était pas inondé mais elle se traçait pour montrer le chemin emprunté par la rivière Musheke lors de sa période de crue (saison pluvieuse). Quant au lit mineur, il été inondé et constituait le chemin emprunté par la rivière Musheke en cette période de décrue (saison sèche).

En ce qui concerne l’échantillonnage, nous l’avons poursuivie de manière sélective ; elle dépendait donc du profil d’altération(en dehors de la rivière) ainsi que de la granulométrie des sédiments (dans la rivière). Nous prenions des échantillons à la main et sur une profondeur d’au moins 15cm. Notons aussi que l’échantillonnage s’effectuait au niveau des méandres qui sont considérés comme des lieux d’accumulation des sédiments.

Les matériels utilisés durant ces travaux étaient : le GPS (Global Positioning System) pour la prise de données géographiques, une boussole de type sylva pour la détermination de l’orientation du sens d’écoulement de la rivière ainsi que du sens d’itinéraires choisies ; un marteau de géologue pour creuser dans les sédiments à échantillonner et briser les formatons rocheuses nécessitant une observation macroscopique poussée ; un décamètre métallique pour mesurer les distances ; un carnet et un stylo pour la transcription des données, un crayon pour la réalisation des petits croquis des phénomènes retrouvés sur place ; un appareil photographique pour la prise et l’enregistrement automatique des photos.

Pour ce qui concerne les travaux de bureau, nous les avons effectués durant toute la réalisation de ce travail car il fallait enregistrer, traiter et gérer toutes les formes de données qu’on récoltait. Nous avons ainsi utilisé les matériels comme les logiciels QGIS pour la réalisation des cartes ; Google Earth pour la localisation de notre secteur d’étude ; Excel, Word, Power point pour la saisi des textes et le traitement des graphiques.

Figure 3 : les matériels utilisés sur terrain

II.2. Analyse granulométrique

L’analyse granulométrique a pour but de déterminer quantitativement la distribution des particules de sol par classes de diamètres (entre 0,063 et 125mm). Le nombre et la grandeur des classes de diamètres dépendront de l’objectif poursuivi et, éventuellement, de l’importance de l’échantillon dont on dispose. Il y a lieu de faire remarquer dès à présent qu’il existe des différences quant aux limites des classes et quant aux appellations des sols en fonction du corps professionnel impliqué.

Notons qu’au laboratoire national des travaux publics de l’office de routes à Bukavu, seul le traitement de la fraction sable par tamisage est appliqué, et cela par manque de l’appareillage supplémentaire qui est celui de l’hydromètre pour le traitement de la fraction limon et argile. Lorsque l’on tamise, on classe les grains d’après leur largeur et les fréquences des grains d’une classe déterminée sont évaluées en pesant les fractions retenues sur les tamis successifs. Pour les fractions les plus fines, les méthodes de décantation ou de sédimentation sont utilisées : on disperse un sédiment dans un récipient rempli d’un liquide (en général de l’eau dont la température est connue) et l’on mesure, à des intervalles de temps bien déterminés, la quantité de matière restée en suspension (méthode de la pipette, laser,..) ou celle déjà sédimentée (principe de la balance de sédimentation) en pourcentage.

Actuellement on peut retrouver dans des laboratoires spécialisés, des appareils de plus en plus perfectionnés pour faciliter les analyses granulométriques notamment, un tamiseur électrique et un hydromètre.

A.    Principe de l’essai

• Pour tout commencer, l’échantillon est mis dans une boite et pesé pour déterminer son poids humide, juste apes, l’échantillon est mis dans l’étuve ou il va subir un séchage à une température de 105° pendant 24h. après étuve, on obtient un échantillon à poids sec que l’on pèse aussi. L’échantillon sorti de l’étuve est placé dans un bac d’eau pendant une demi-heure pour obtenir sa désagr2gation complète en vue de pouvoir identifier les différentes particules qui le composent ;
• L’échantillon détrempé est ensuite lavé sur le tamis 200 qui a des caractéristiques différentes selon le type de normalisation ASTM ou AFNOR. Notons que pour ASTM le tamis 200 a des ouvertures de 0,074mm et pour AFNOR 0,08. Ce lavage au tamis 200 a pour objectif de déduire la quantité en éléments fins ; ainsi, tous les passants et refus sont encore étuvés à 105° 
• Après le lavage intervient maintenant le tamisage. Celui-ci se fait suivant une série des tamis à mailles carrées dont les ouvertures se diffèrent par leur dimension. Ces tamis étaient secoués manuellement.

Pendant le tamisage, chaque tamis nous donne un refus et un tamisat selon sa dimension ; le refus de chaque tamis est pesé ;

• Le pourcentage de refus est obtenu en faisant le rapport entre le poids de refus et le poids total de l’échantillon puis multiplier par 100, et le pourcentage de tamisât est obtenu en faisant la différence entre 100 (correspondant au poids total de l’échantillon) et le pourcentage de refus cumulés ;
• Les résultats de l’analyse se présentent graphiquement sous forme d’une courbe cumulative tracée diagramme semi logarithmique, et comportant en abscisse la grosseur de grain(en valeurs logarithmiques) et en ordonnée le pourcentage en poids de tamisats cumulés ;

Notons que l’analyse granulométrique nous a fourni des données relatives aux dimensions des différents grains constituant les sédiments de la rivière Musheke ainsi qu’aux dimensions nominales des tamis. La série des tamis était composée des 31 tamis dont les dimensions varient de 0,08mm à 80mm.

Pendant le traitement des données granulométriques, nous nous sommes basé sur le calcul des éléments suivants :

La médiane Md ou P50, la dimension moyenne des grains (Tm), le sorting index (So), l’angulosité ou kurtosis KG, l’écart-type ou déviation standard (s), l’étalement dimensionnel (GT) ainsi que le facteur dynamique ou aptitude au transport.

B.     Matériels utilisés pour cette analyse

Le laboratoire de l’office des routes de Bukavu utile la norme de l’Association Française de Normalisation (AFNOR) pour l’analyse granulométrique des sédiments meubles. Pour ce faire, il utilise une étuve pour le séchage des échantillons, une balance électronique pour la mesure du poids des échantillons, des boites pour la prise de mesure et la conservation des échantillons, une série des tamis à dimensions des mailles variant des plus grandes aux plus petites.

Les dimensions de mailles et le nombre de tamis sont choisis en fonction de la nature de l’échantillon et de la précision attendue.

La norme actuelle (AFNOR 933-2) préconise, pour l’analyse granulométrique, la série de tamis suivante en (mm): 0.08, 0.16, 0.25, 0.4, 0.5, 0.63, 0.8, 1, 1.25, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80.

Figure 4: Les matériels utilisés au laboratoire de l’O.R

C.    Résultats attendus

• Peser le refus du tamis ayant la plus grande maille : soit R1 la masse de ce refus.
• Poursuivre la même opération avec tous les tamis de la colonne pour obtenir les masses des différents refus cumulés …
• Les masses des différents refus cumulés Ri sont rapportées à la masse totale de l’échantillon m1.

Les pourcentages de refus cumulés ainsi obtenus, sont inscrits sur la feuille d’essai. Le pourcentage des tamisât cumulés sera déduit. Il suffit de porter les divers pourcentages des tamisât cumulés sur une feuille semi-logarithmique:

• en abscisse : les dimensions des mailles, échelle logarithmique
• en ordonnée : les pourcentages sur une échelle arithmétique.
• La courbe doit être tracée de manière continue ou discontinue.