Laboratory Geotechnical Investigations on Five Silty Soils Sampled Along the Banks of the Lubumbashi River/Haut-Katanga/DR Congo

peer reviewedAn adequate design of port structures along waterways requires a good knowledge of the geotechnical properties of the surrounding soils. This study aims to characterize the geotechnical laboratory properties of alluvial soils along the Lubumbashi river (section between the Tshombe and Tshondo bridges, approximately 3 km long) in the city of Lubumbashi, province of Haut Katanga in DR Congo. To meet this objective, five sampling zones were selected from which samples were taken with a hand auger and various geotechnical laboratory tests were performed. Identification tests reveal that the tested soils have low to moderate plasticity and are in the range of sandy silt to silty sand with a low fraction of clay particles, essentially inactive. Oedometric compression tests reveal that the soils in place are (moderately) compressible. The consolidated undrained (CU) triaxial compression and direct shear tests indicate effective values of internal friction angle and negligible drained cohesion that, are consistent for this kind of soil. In the end, the compressibility and strength parameters of the five tested soils are correlated with their plasticity index, showing a decrease in the shear strength and an increase in the compressibility when the plasticity index increase

Elaboration De La Carte Géotechnique De La Ville De Lubumbashi Guide Technique De Sélection Des Sites D’implantation D’ouvrages Du Génie Civil

Geotechnical data processing that ignores the spatial aspect leads to loss of information, specification errors, non-convergent and ineffective estimation, and prediction errors. These data often present a spatial dependence (problem of spatial autocorrelation) and a heterogeneity in space (clustering problem) and sometimes temporal. The geotechnical mapping of Lubumbashi soils based on 1672 observations according to the AASHTO classification system (designation ASTM D-3282 M145), divided these soils into 11 subgroups: A-1-a (sandy gravels with clays), A-1-b (gravelly sands with clays), A-2-4 (gravelly sands with silts), A-2-5 (sandy gravels plastic silts), A-2-6 (gravelly sands with clays), A-2-7 (gravelly sands with active clays), A-4 (silts with sands), A-5 (plastic silts with sands), A-6 (clays with sand), A-7-5 (active clays), A-7-6 (active clays). Class A-3 has not been identified. Soils with an index 5 contain clays of the illite type whereas the others consist of kaolinites on plasticity Casagrande chart. Class A-1 and A-2 are good for foundation engeneering and form the potential aquifers of the city (groundwater, drainage zone, groundwater recharge zone). They also constitute favorable sites for the implantation of the cimeteries (aerated soils) because the time necessary for the destruction of bodies is brief. In this case the rotation of 5 years can be used without problem for a city with dense population like the city of Lubumbashi. Soils A-4 and A-5 are also good for subgrade-foundations, but are highly vulnerable to erosion and liquefaction. Soils A-6 and A-7 form impervious bedrock substrates. These sites can be used as the landfill site. They are also considered clay deposits in the manufacture of ceramics and refractory products. Taking into account the nature of the source rocks, the same lithology can give several types of soils depending on the parameters influencing weathering: climate (Lubumbashi's tropical climate), pH, Eh, topography, anthropization, etc. One type of soil may also come from several rock formations. The geotechnical map developed compared to the geological map of Lubumbashi, shows that soils A-1 and A2 come from conglomerates, sandstones and the lateritization process of rock formations very rich in iron such as dolomitic shale and shale. Soils A-4 and A-5 are often alteration products of silty shales and siltstones, while soils A-6 and A-7 are derived from the alteration of clay and dolomitic rocks: shales, dolomitic shales, silty shales, limestones and dolomites. The geological map is fondamental but not sufficient document for geotechnical studies. A detailed study of the soils and the state of weathering of the different parts of a rock mass is inevitable

Comportement des sols latéritiques compactés dans les remblais et digues de retenue des rejets miniers du Katanga (RDC)

The use of laterites as building materials in the tropical countries, in particular in the road embankments and restraint dikes of mining discharge is strongly increased. After their implementation in tailings sites to dyke the mining discharges to avoid diffuse pollution in the environment, these lateritic materials are submitted to complex solicitation which can influence in a very important way their hydromechanical properties. In most of the cases of breaks of dikes, hydraulic fracturing is the evoked main cause. Several authors analyzed the properties of soils under mechanic and hydric solicitation. However, these analyses do not take into account the chemical influence of the liquid percolating the matrix of ground This work analyzes the hydromechanical behavior of compacted laterites percolated by liquid effluents with different chemical nature. Demineralized water was studied as reference case. The tests included the measurement of compressibility, shear strength and saturated hydraulic conductivity when the specimens were imbibed with the different fluids. (demineralized water and wastewater effluents emanating from concentrators.) A vast experimental program of laboratory was thus led to determine the hydromechanical properties of not polluted lateritic soils and those contaminated by wastewater effluents from concentrators. The results showed that wastewater effluents emanating from concentrators affect the Atterberg limits, compressibility and shear strength parameters. Chemical characteristics and saturated hydraulic conductivity of compacted lateritic soils in the restraint dikes of the mining discharges are significantly affected. The acid liquid effluent decreases the liquidity limit; on the other hand the liquidity limit (wL) undergoes a light increase in the basic liquid effluent. Concomitantly we observed an increase of the plasticity index for the acid effluent and a decrease of plastic zone for the basic one. The saturated hydraulic conductivity varies in the same way, it grows for specimens percolated with the acid liquid effluent. For specimens compacted with the same density of the normal optimum Proctor, the compressibility is high for the saturated lateritic soil imbibed with the acid liquid effluent, the effective cohesion decreases and the effective angle of internal friction grows. The measurement of lateritic soil’s pH contaminated with the basic liquid effluent indicated a light increase in value of pH. This is also accompanied with a light increase of the cation exchange capacity of the soil. The effect of initial suction and density before imbibition was also investigated. These analyses reveal that lateritic soils are susceptible to collapse (show potential collapse) during passage of the partially saturated state to the saturated state, (on wetting path). However, structural changes caused by the initial saturation and density of specimens seem to be more important for explaining the volumetric and deviator behavior than chemical interaction. The work presents finally a modeling which leads into mathematical prediction’s models of compressibility, and saturated hydraulic conductivity of compacted lateritic soils. These mathematical models base themselves on the state and mechanical parameters.L’utilisation des latérites comme matériaux de construction dans les pays tropicaux, notamment dans les remblais routiers et les digues de retenue de rejets miniers est fortement accrue. Après leur mise en place dans les parcs à résidu pour endiguer les rejets miniers afin d’éviter la pollution diffuse dans l’environnement, ces matériaux latéritiques sont soumis à des sollicitations complexes qui peuvent influencer de manière très importante leurs propriétés hydromécaniques. Dans la plupart des cas de ruptures des digues, le claquage hydraulique est la cause principale évoquée. Plusieurs auteurs ont analysé les propriétés des sols sous sollicitations mécanique et hydrique. Toutefois, ces analyses ne tiennent pas compte de l’influence chimique du liquide percolant la matrice de sol chimisorbé. Ce travail analyse le comportement hydromécanique des latérites compactées et percolées par des effluents liquides de nature chimique différente. L'eau déminéralisée a été prise comme référence. Les tests ont inclus les mesures de la compressibilité, de la résistance au cisaillement et de la conductivité hydraulique saturée quand les éprouvettes ont été saturées avec les différents liquides (eau déminéralisée et effluents liquides émanant des concentrateurs.). Un vaste programme expérimental de laboratoire a donc été effectué pour déterminer les propriétés hydromécaniques des sols latéritiques non pollués et de ceux contaminés par les effluents des concentrateurs. Les résultats montrent que les effluents liquides émanant des concentrateurs affectent les limites d’Atterberg, les paramètres de compressibilité et de résistance au cisaillement. Les caractéristiques chimiques et la conductivité hydraulique saturée des sols latéritiques compactés dans les digues de retenue des rejets miniers sont sensiblement affectées. L’effluent liquide acide diminue la limite de liquidité, par contre la limite de liquidité (wL) subit une légère augmentation dans l’effluent liquide basique. Concomitamment nous avons observé une augmentation de l’indice de plasticité pour l’effluent acide et une diminution de l’étendue de la zone plastique pour l’effluent basique. La conductivité hydraulique saturée varie dans le même sens, elle croît pour les éprouvettes percolées par l’effluent liquide acide. Pour des éprouvettes compactées à la même densité de l’optimum Proctor normal, la compressibilité est grande pour le sol latéritique saturé par l’effluent liquide acide, la cohésion effective décroît et l'angle de frottement interne effectif croît. Les mesures de pH de sol latéritique contaminé avec l’effluent liquide basique ont indiqué une légère augmentation de valeurs de pH. Ceci est aussi accompagné d’une légère augmentation de la capacité d'échange cationique du sol. L'effet des succion et densité initiales avant l'imbibition a aussi été examiné. Ces analyses révèlent que les sols latéritiques sont susceptibles à l’effondrement lors du passage de l’état partiellement saturé à l’état saturé, (sur chemin de mouillage). Cependant, des changements structurels causés par la saturation et la densité initiales des éprouvettes semblent être plus importants pour expliquer le comportement volumétrique et déviatorique que l'interaction chimique. Le travail présente enfin une modélisation qui débouche sur des modèles mathématiques de prédiction de la compressibilité, et de la perméabilité des sols latéritiques compactés. Ces modèles mathématiques se basent sur les paramètres d’état et les paramètres mécaniques.(FSA - Sciences de l) -- UCL, 201

ETUDE NUMERIQUE DE LA CAPACITE PORTANTE D’UNE FONDATION DIRECTE FILANTE REPOSANT SUR UN BI-COUCHE SABLE-ARGILE

Le problème d’évaluation de la capacité portante des fondations est largement étudié en tenant compte des différents paramètres géométriques et mécaniques. Les calculs sont basés sur la méthode d'équilibre limite, la méthode des lignes de glissement et la méthode d'analyse limite. Ces méthodes analytiques de calcul indiquent de très larges écarts entre les valeurs des facteurs de portance surtout pour les grandes valeurs de l'angle de frottement et l'angle d'interface. Cet article vise, d’une part, l’estimation numérique de la capacité portante qu pour une fondation directe filante sur un bi-couche sable - argile sous une charge verticale centrée, en utilisant le code PLAXIS2D et, d’autre part, la comparaison de ces résultats numériques avec les résultats des méthodes analytiques et d’en dégager les paramètres dont elle dépend dans le cas d’un bi-couche sable-argile. Les simulations numériques ont montré une grande influence du choix de la vitesse de déplacement sur les valeurs de qu, les valeurs faibles de qu peuvent être obtenues pour une vitesse très faible. L’on a constaté aussi l'effet du nombre d’éléments et du raffinage du maillage sous la fondation sur les résultats, un bon raffinage du maillage dans les zones de forte variation des contraintes sous la fondation donne des bons résultats. La nature de l’interface entre le sol et la fondation influe considérablement sur le calcul du facteur qu, les valeurs de qu calculées pour une fondation rugueuse augmentent avec l’accroissement de l’angle φ. Et que sur un bi-couche sable sur argile, la capacité portante dépend de 5 paramètre

CARACTÉRISATION DE LA SCORIE DES TERRILS DE LA GECAMINES: UTILISATION COMME GRANULAT DANS LES ENROBES ROUTIERS (Approches analytique et expérimentale)

Plusieurs types de résidus et de sous-produits industriels peuvent être utilisés comme granulats, l'usage des scories dans la construction des chaussées requiert une connaissance approfondie de ses caractéristiques. L’article donne les résultats d’une étude géotechnique de la scorie issue de la fusion réductrice des minerais cupro-cobaltifères, étude réalisée au laboratoire Géotechnique de l’EGMF LOT 9 à Kigoma Lubumbashi au Congo R.D. et au Laboratoire du Génie Civil de l’UCL en Belgique Ces résultats ont permis d’une part de catégoriser la scorie étudiée comme granulat sur base des normes P18-304, NBN EN 13043 (granulats pour mélanges hydrocarbonés), NBN EN 13242, de la classifier sur base de la norme XP P18 540 et conformément à la Directive Produits de Construction (DPC, Directive Européenne n° 89/68/CEE modifiée par la Directive 93/68/CEE) ; et d’autre part de justifier son utilisation dans les enrobés routiers