Stabilisation innovante des terrains marécageux par des matériaux recyclés et bio ingenierie

REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO
ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET UNIVERSITAIRE
« E.S.U »
UNIVERSITE DE L'ASSOMPTION AU CONGO
U.A.C/BUTEMBO

Site: www.uaconline.org

B.P. 104 BUTEMBO

MENTION GENIE CIVIL

STABILISATION INNOVANTE DES SOLS MARÉCAGEUX AVEC MATÉRIAUX RECYCLÉS ET BIO-INGENIERIE.

« Cas de la cellule Londo »

PAR : MUMBERE BARAKA Chrispin

Mémoire présenté et défendu en vue de l'obtention du

grade de Bachelor en Génie-Civil

Spécialité : Génie Civil

DIRECTEUR : Arch. WATEVIRWE Faustin

ANNEE ACADEMIQUE 2024-2025

DECLARATION SUR L'HONNEUR

Je soussigné, MUMBERE BARAKA Chrispin auteur de ce mémoire intitulé « STABILISATION INNOVANTE DES SOLS MARÉCAGEUX AVEC MATÉRIAUX RECYCLÉS ET BIO-INGENIERIE » déclare sur l'honneur que :

? Ce document est le résultat de mes travaux de recherche personnelle ; travaux qui n'ont pas encore été publiés ;

? Dans ce mémoire, je n'ai pas copié ni reproduit des oeuvres d'autrui ;

? Conformément à l'usage de travaux destinés au public, j'ai précisé dans la bibliographie les sources exactes des extraits et documents exploités.

Fait à Butembo, le 01/08/2025

MUMBERE BARAKA Chrispin

ii

RESUME

Ce mémoire présente une méthode innovante de stabilisation des sols marécageux, appliquée à la cellule Londo (Butembo). L'approche combine l'usage de pneus usagés non broyés et de plantes locales (vétiver, papyrus, herbe à éléphant) pour améliorer la portance du sol, réduire la teneur en eau et assurer une meilleure cohésion.

Après une caractérisation géotechnique du sol, une expérimentation terrain a été réalisée sur 12 m² avec remplissage manuel des pneus et plantation. Les résultats montrent une nette amélioration des performances mécaniques du sol, validant la pertinence de cette solution écologique, économique et reproductible.

Mots-clés : Sol marécageux, stabilisation, matériaux recyclés, compactage manuel, résistance au cisaillement, vétiver, ingénierie écologique, zone hydromorphe, durabilité, valorisation des déchets, résilience des infrastructures

ABSTRACT

This thesis presents an application method of innovation for stabilizing swamping soils, applied to the Londo Cell, De l'Evéché Quarter in Butembo. That application combines the used tires with local plants (vetiver grass, papyrus, elephant grass) improving soil bearing capacity, reduce moisture content, and provide a better coherency.

After the geotechnical characterization, a field experiment was relied on a 12 m² test plot using manual tire filling and strategic plantation. The distinctively outcome show the mechanical behavior of the soil, which validate relevance of this ecologic solution, economic and manufactured.

Keywords : Marshy soil, stabilisation, recycled materials, manual compaction, shear strength, vetiver grass, ecological engineering, waterlogged area, sustainability, waste recovery, infrastructure resilience

MUMBERE BARAKA Chrispin

iv

REMERCIEMENTS

Au terme de ce travail, fruit d'efforts conjoints et soutenus, nous tenons à exprimer notre sincère gratitude à toutes les personnes qui ont contribué, de près ou de loin à sa réalisation.

D'abord, nous rendons grâce à Dieu Tout-Puissant, source de toute lumière, de toute intelligence et de toute force pour la vie, la santé, la paix intérieure et le courage qu'Il nous a accordés tout au long de ce travail. Sa présence constante nous a soutenus dans les efforts déployés, les moments d'incertitude et les étapes de réflexion.

Ensuite, nous exprimons notre reconnaissance profonde à notre mère KAHINDO KAMATHE Arlette et tante KAHINDO KATSUVA Aline, pour leur amour, leurs conseils avisés et leur soutien indéfectible. Leurs sacrifices constants et leur confiance inébranlable ont été le socle de notre persévérance et de notre motivation dans la poursuite de nos études.

Avec le même empressement, nous adressons nos remerciements les plus sincères à notre directeur de mémoire l'Arch. WATEVIRWE Faustin, pour son encadrement méthodique, ses conseils éclairés et sa grande disponibilité. Ses orientations précieuses ont grandement enrichi la rigueur scientifique de ce travail.

Également, nous remercions l'ensemble du corps professoral du Département de Génie Civil, pour la qualité de l'enseignement reçu, leur dévouement et leur engagement dans notre formation intellectuelle et professionnelle.

Nous pensons également à nos camarades de promotion JEPHT, XENON, MBANZA, KUBUYA, DANIEL, KATIMBA, HENRISTOTE et à nos amis EMERY, FABRICE, Jean-Marie, AUGUSTIN pour les échanges fructueux, la solidarité, l'esprit de groupe et l'entraide académique qui ont marqué notre parcours universitaire.

Par ailleurs, nous tenons à remercier la population de la Ville de Butembo en particulier de la cellule Londo, qui a facilité l'accès au terrain, accepté de collaborer et contribué concrètement à la collecte des données de terrain. Leur ouverture et leur disponibilité ont été d'une grande utilité pour ce travail de recherche appliquée.

Enfin, nous adressons nos remerciements à toutes les personnes, visibles ou discrètes, qui ont, de près ou de loin, contribué à la réussite de ce mémoire. Que chacun trouve ici l'expression de notre profonde gratitude.

DEDICACE

A notre mère chérie KAHINDO KAMATHE Arlette ;
A ma tante KAHINDO KATSUVA Aline ;
A toute la communauté scientifique des constructeurs ;
A tous les riverains de la ville de Butembo, particulièrement ceux de LONDO ;
A toutes les personnes engagées dans la stabilisation du sol ;
A tous ce qui ont contribué pour notre formation intellectuelle,
Nous dédions ce travail.

vi

Sigle

ESU

UAC

GC

BTP

CPA

CV

BHP

BAP

E/C

CBR

ã

ñd

n

Cr

Nc, Nq, Ny

Signification

Enseignement Supérieur et Universitaire

Université de l'Assomption au Congo

Génie Civil

Bâtiment et Travaux Publics

Ciment Portland Artificiel

Cendres Volantes

Béton à Haute Performance

Béton Auto-Plaçant

Rapport Eau/Ciment

California Bearing Ratio

Poids volumique

Densité sèche

Porosité

Cohésion racinaire

Coefficients de portance (Terzaghi)

SIGLES ET ABREVIATIONS

vii

LISTES DES FIGURES

Figure 1 Coupe structurelle d'un pneu 8

Figure 2 : Pneus comme remblais légers 9

Figure 3 : Avantages et limites techniques d'utilisations des pneus en GC 11

Figure 4 : Exemple de béton concassé prêt à être utilisé 13

Figure 5 : Schéma de production du béton recyclé 14

Figure 6 : (a) et (b) Illustrations des interactions entre les plantes et le sol dans le cadre de la

bio-ingénierie. 17

Figure 7 : Schéma des mécanismes d'action des plantes sur la stabilisation des sols. 18

Figure 8 : : Disposition des pneus en nappe horizontale 22

Figure 9 : : Plantation de vétiver entre les pneus remplis de sol compacté 23

Figure 10: Pneus usagés avant leur mise en oeuvre 27

Figure 11 : Début excavation du sol arable 29

Figure 12 : Pose de la nappe des pneus 29

Figure 13 : Plantation des vetivers entre-pneus 30

Figure 14 : Prélevement d'échantillons 32

Figure 15 : Pèse avant séchage 33

Figure 16 : Séchage à 48h 35

Figure 17 : Pèse après séchage pour avoir la masse sèche 35

Figure 18 : Croissance du vétiver à 3 mois, montrant l'enracinement entre les pneus 41

Figure 19 : Terrain d'étude après 31 jours de stabilisation 47

Figure 20 : Carte administrative du quartier de l'Evêché 53

Figure 21 : Jour 1 après plantation du vétiver 54

Figure 22: Jour 5 après plantation du vétiver 54

Figure 23 : : Jour 14 après plantation du vétiver 55

Figure 24 : : Jour 21 après plantation du vétiver 55

Figure 25 : : Jour 31 après plantation du vétiver 56

viii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Effectif de la population de la cellule Londo lors du recensement de l'année 2023 5

Tableau 2 : Classification des déchets selon les critères 6

Tableau 3 : Composition physico-chimique d'un pneu 7

Tableau 4 : : Propriétés géotechniques d'un pneu 8

Tableau 5 : Principaux atouts des pneus usagés en stabilisation manuelle 11

Tableau 6 Composition moyenne des débris de béton recyclé -(adapté de Hofmann & Müller,

2018) 13
Tableau 7 : Propriétés géotechniques typiques du béton recyclé (Siddique & Naik, 2020;

Eurocode 7,2004) 14

Tableau 8 : Avantages des techniques bio-ingénieriques. 19

Tableau 9 : inconvénients des techniques bio-ingénieriques 19

Tableau 10 : Espèces végétales adaptées à la bio-ingénierie en climat tropical humide. 21

Tableau 11 : Caractéristiques comparées des matériaux recyclés et végétaux intégrés. 24

Tableau 12 : Teneur en eau des échantillons prélevés 33

Tableau 13 : Densité sèche des échantillons 36

Tableau 14 : Poids volumique humide 37

Tableau 15 : Porosité des échantillons 37

Tableau 16 : Synthèse des effets mécano-biologiques du vétiver dans le système hybride. 40

Tableau 17 : Évolution visuelle du dispositif expérimental (en jours) 44

Tableau 18 : Paramètres géotechniques post-stabilisation 45

ix

Table des matières

DECLARATION SUR L'HONNEUR i

RESUME ii

ABSTRACT iii

REMERCIEMENTS iv

DEDICACE v

SIGLES ET ABREVIATIONS vi

LISTES DES FIGURES vii

LISTE DES TABLEAUX viii

CHAPITRE 0 : INTRODUCTION GENERALE 1

0.1. Etat de la question 1

0.2. Problématique 1

0.3. Objectifs 2

0.4. Hypothèses de recherche 2

0.5. Justification de l'étude 3

0.6. Délimitation de l'étude 3

0.7. Limites de l'étude 3

0.8. Subdivision du travail 3

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES MATERIAUX RECYCLES ET LA BIO-

INGENIERIE DANS LA STABILISATION DES SOLS 4

Section 0 : Contexte territorial - Présentation de la cellule Londo (ville de Butembo) 4

0.1. Situation géographique 4

0.2. Données démographiques 5

0.3. Composition socioculturelle 5

0.4. Gouvernance locale 5

Section 1 : Généralités sur les déchets - Cas particulier des pneus usagés 6

1.1. Définition des déchets 6

1.2. Classification des déchets 6

1.3. Les pneus usagés : un défi et une opportunité 7

SECTION 2 : Les débris de béton recyclé dans la stabilisation des sols 12

2.1. Contexte général 12

2.2. Composition et typologie des débris de béton 12

2.3. Propriétés géotechniques du béton recyclé 13

2.4. Techniques de traitement et transformation 14

2.5. Avantages dans la stabilisation des sols 15

2.6. Limites et précautions d'usage 15

2.7. Cas d'application : sols hydromorphes 15

Section 3 : Développement de la bio-ingénierie dans la stabilisation des sols 16

3.1. Introduction générale à la bio-ingénierie des sols 16

3.2. Principes techniques de la bio-ingénierie des sols 17

3.3. Avantages et inconvénients des techniques bio-ingénieriques 18

3.4. Paramètres géotechniques à intégrer dans la conception bio-ingénierique 19

3.5. Plantes adaptées à la bio-ingénierie en climat tropical humide 20

Section 4 : Combinaison de matériaux recyclés avec la bio-ingénierie 21

4.1. Introduction générale 21

4.2. Justification du choix technologique 22

4.3. Méthode d'assemblage 22

4.4. Principe d'interaction des pneus non broyés et de la végétation 23

4.5. Comportement mécanique global 23

4.7. Formulation de la capacité portante 24

Conclusion partielle 25

CHAPITRE II : METHODOLOGIE DE STABILISATION DU SOL MARECAGEUX DE

LONDO 26

2.1. Introduction 26

2.2. Matériels et méthodes 26

2.2.1. Description des matériaux mobilisés 27

2.2.2 Étapes méthodologiques de mise en oeuvre 28

2.2.3 Méthode d'observation et d'évaluation 30

2.3. Méthode de calcul et principes mécaniques retenus 31

2.3.1 Nature du sol et conditions de prélèvement 31

2.3.2 Calcul de la teneur en eau (W) 32

2.3.3. Méthode de séchage des échantillons de sol 34

2.3.4 Calcul du poids volumique humide (ãh) 36

2.3.6 Évaluation mécanique et principes de stabilisation 38

2.5. Application opérationnelle du Vétiver dans la stratégie de stabilisation 38

2.6. Analyse technique et comportement réel du système pneus-vétiver à Londo 40

2.6.1. Comportement du sol confiné par les pneus 40

2.6.2. Action des racines de vétiver sur la stabilité 41

2.6.3. Lecture du système comme mur de soutènement végétalisé 41

Conclusion partielle 42

CHAPITRE III : PRÉSENTATION, ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS 43

3.1 Introduction 43

xi

3.2 Présentation des résultats expérimentaux 43

3.3 Analyse des paramètres géotechniques observés 45

3.4 Interprétation des résultats 46

3.4.1 Stabilité générale du système 46

3.4.2 Efficacité de la végétalisation 46

3.4.3 Réduction de l'humidité résiduelle 46

3.5 Discussion des performances techniques 46

Formule utile d'analyse : 46

3.6. Représentation graphique de la partie stabilisée à 31 jours de stabilisation 47

Conclusion partielle 47

CONCLUSION GENERALE 48

Références 50

ANNEXES 53

1. A-1 53

2. A-2 : Croissance progressive du vétiver en photo (Jour 1, 5, 14, 21,31) 54

3. A-3 : MODÉLISATION MATHÉMATIQUE ET GÉOTECHNIQUE DE LA

STABILISATION D'UNE PARCELLE DE 625 m² PAR PNEUS, VÉTIVER ET PAPYRUS 56

1

CHAPITRE 0 : INTRODUCTION GENERALE

0.1. Etat de la question

Les sols marécageux posent un défi majeur pour la construction en raison de leur faible portance, de leur saturation en eau et de leur instabilité. Dans la cellule Londo, située à Butembo, une zone sujette aux inondations, ces problèmes se manifestent par des tassements et des effondrements, rendant difficile l'aménagement durable du territoire.

Face à ces défis, cette étude vise à proposer une solution innovante basée sur l'utilisation de matériaux recyclés combinés à des techniques de bio-ingénierie adaptées au climat tropical de Butembo. L'objectif est de renforcer les propriétés mécaniques des sols tout en réduisant les coûts de stabilisation et en limitant l'impact environnemental des travaux.

0.2. Problématique

Les sols marécageux présentent des défis pour le développement des infrastructures en raison de leur faible portance, de leur forte saturation en eau et de leur sensibilité aux inondations. Ces caractéristiques entraînent des tassements différés, une instabilité structurelle et des difficultés de mise en oeuvre des fondations. Malgré les efforts pour adapter les méthodes conventionnelles de stabilisation, celles-ci restent souvent coûteuses et peu adaptées aux conditions locales.

Dans plusieurs régions tropicales, la stabilisation des sols marécageux repose sur des solutions classiques comme l'ajout de chaux ou de ciment (Bernard & Rousseau, 2021), qui ont un impact écologique et un coût élevé. De plus, ces approches ne traitent pas durablement le problème des remontées capillaires et de l'affaiblissement du sol en période de fortes pluies. Pour le cas de Londo, il est donc crucial d'explorer des alternatives innovantes, à la fois économiques et respectueuses de l'environnement, pour assurer une stabilité durable des infrastructures.

Les matériaux recyclés et les techniques de bio-ingénierie représentent des solutions prometteuses pour améliorer les caractéristiques mécaniques des sols tout en réduisant les coûts et l'impact environnemental. Toutefois, leur efficacité et leur mise en oeuvre dans un contexte tropical comme celui de Butembo nécessitent une analyse approfondie.

2

Dès lors, la question suivante se pose : Comment stabiliser efficacement les sols marécageux de Londo en intégrant des matériaux recyclés et des techniques de bio-ingénierie, tout en assurant une solution économique et durable ? Où trouver ces matériaux à longue échelle ?

Cette étude vise à répondre à cette problématique en explorant une méthode innovante et applicable aux conditions locales.

0.3. Objectifs

a) Objectif général

L'objectif général de ce présent travail est de développer et évaluer une approche innovante pour la stabilisation des sols marécageux en intégrant des matériaux recyclés et des techniques de bio-ingénierie.

b) Objectifs spécifiques

> Identifier les caractéristiques géotechniques des sols marécageux de Londo.

> Étudier l'impact des matériaux recyclés (ex. pneus usagés, déchets de construction) sur

la stabilisation des sols.

> Sélectionner des plantes adaptées au climat tropical de Butembo pour renforcer la

cohésion du sol.

> Modéliser et évaluer la performance des solutions proposées à travers des études de

terrain et des simulations.

0.4. Hypothèses de recherche

Pour réaliser notre travail, nous avons élaboré les hypothèses suivantes :

> L'utilisation de matériaux recyclés améliore la portance et la stabilité des sols marécageux.

> Les techniques de bio-ingénierie, en particulier l'utilisation de plantes adaptées, permettent de limiter l'érosion et d'améliorer la cohésion des sols.

> Une combinaison de ces techniques offre une solution économique et durable pour la stabilisation des sols marécageux.

3

0.5. Justification de l'étude

Cette étude se justifie par :

> L'urgence du problème : Londo fait face à des inondations fréquentes qui compromettent la stabilité des infrastructures.

> L'intérêt scientifique : Tester une approche innovante en combinant matériaux recyclés et bio-ingénierie.

> L'impact économique et environnemental : Réduire les coûts de stabilisation et favoriser l'usage de ressources locales.

0.6. Délimitation de l'étude

> Délimitation spatiale : : L'étude est menée dans la cellule Londo, précisément sur un lopin de terrain expérimental de 3 mètres sur 4 mètres (3x4 m), situé dans le quartier de l'Évêché à Butembo.

> Délimitation temporelle : L'étude couvre une période d'analyse de 12 mois afin d'observer l'évolution des sols stabilisés.

> Délimitation thématique : L'étude se concentre sur des méthodes alternatives et innovantes de stabilisation, en excluant les solutions classiques telles que les fondations profondes.

0.7. Limites de l'étude

Dans ce travail nous allons nous focaliser sur des observations de terrain. L'absence de tests en laboratoire constitue une limite importante.

0.8. Subdivision du travail

Outre l'introduction générale et la conclusion générale, ce travail comportera trois chapitres :

> CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES MATERIAUX RECYCLES ET LA BIO-INGENIERIE DANS LA STABILISATION DES SOLS

> CHAPITRE II : METHODOLOGIE DE STABILISATION DU SOL MARECAGEUX DE LONDO

> CHAPITRE III : PRESENTATION, ANALYSE ET INTERPRETATION DES RESULTATS

4

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES MATERIAUX RECYCLES ET LA
BIO-INGENIERIE DANS LA STABILISATION DES SOLS

Le présent chapitre vise à établir les fondements théoriques et techniques de la stabilisation des sols marécageux à travers l'usage de matériaux recyclés et de la bio-ingénierie. En s'appuyant sur des références scientifiques et des expériences de terrain, il explore les propriétés géotechniques des pneus usagés, des débris de béton et des plantes tropicales adaptées. Cette base permettra de justifier les choix méthodologiques du chapitre suivant et d'ancrer la démarche dans une logique de durabilité, d'innovation et d'adaptation locale.

Section 0 : Contexte territorial - Présentation de la cellule Londo (ville de Butembo)

Avant d'aborder le vif du présent chapitre, il est essentiel de situer le cadre géographique et social dans lequel cette recherche a été menée. La cellule Londo constitue le périmètre d'étude choisi pour expérimenter une méthode innovante de stabilisation des sols marécageux à base de matériaux recyclés et de techniques de bio-ingénierie.

0.1. Situation géographique

La cellule Londo fait partie des huit cellules du quartier de l'Évêché, lui-même situé dans la commune Bulengera de la ville de Butembo (Nord-Kivu). Elle est délimitée de la manière suivante :

- À l'Est, par la cellule Vuhumbi et le quartier Mutiri ;

- À l'Ouest, par la rivière Kimemi, qui la sépare des cellules rivière-Kimemi et Vungi

A ;

- Au Nord, par le quartier Kalemire ;

- Au Sud, par la cellule Makoka.

Ce positionnement géographique place Londo dans une zone semi-urbaine soumise à des dynamiques de croissance rapide, avec un développement foncier accru, souvent non planifié. Une carte du quartier est présentée en annexe (figure A.1), avec la cellule Londo encerclée en jaune.

5

0.2. Données démographiques

Selon les données de recensement 2024, la cellule compte 2 956 habitants, répartis

comme suit :

Hommes

801

Femmes

557

Garçons

690

Filles

908

Total

2 956

Tableau 1 : Effectif de la population de la cellule Londo lors du recensement de l'année 2023

Cette population est concentrée sur une superficie estimée à 1,33 km², soit une densité d'environ 2 222 habitants/km², ce qui témoigne d'une pression foncière non négligeable, particulièrement dans un environnement dont les sols sont hydromorphes et peu adaptés à la construction.

0.3. Composition socioculturelle

La majorité des habitants appartient au groupe ethnique Yira, composé notamment des clans Basukali, Baswagha, Bahira, Batangi, Bahambo, Bakira, Bamate, entre autres. Bien que des individus d'autres tribus soient également présents, ils y forment une minorité sociale.

Ce contexte culturel est déterminant dans la conception de solutions d'aménagement, car il faut tenir compte des représentations locales liées à l'eau, à la terre, à la construction, mais aussi à la perception du recyclage et des plantes utilisées en bio-ingénierie.

0.4. Gouvernance locale

Sur le plan administratif, la cellule Londo est subdivisée en blocs (ou dix maisons), encadrés par :

- KATEMBO MUHESI Guillaume - MUHINDO SYAHOMBIRE - PALUKU MBUTUTU

- ISAMBIRO Jeanne

L'ensemble est placé sous la gestion de Madame KAVIRA IVAMBA Cyprianose, cheffe de cellule, assistée de son adjoint KAKULE SUMBANDELI Denis. Cette organisation locale joue un rôle clé dans l'acceptation sociale du projet de stabilisation, notamment en facilitant l'expérimentation participative sur terrain et l'adhésion communautaire.

6

Section 1 : Généralités sur les déchets - Cas particulier des pneus usagés

1.1. Définition des déchets

Les déchets sont des résidus d'activités humaines ou naturelles, considérés comme n'ayant plus d'utilité immédiate pour leur détenteur. Selon la Directive 2008/98/CE, un déchet est : « Toute substance ou tout objet dont le détenteur se défait ou a l'intention ou l'obligation de se défaire » (Union européenne, 2008).

Dans le secteur du génie civil, les déchets représentent à la fois un enjeu écologique et une opportunité technique :

- Enjeu écologique, car leur accumulation non maîtrisée pollue l'air, les sols et les nappes phréatiques ;

- Opportunité technique, car certains déchets peuvent être revalorisés comme matériaux secondaires, notamment pour le remblayage, le traitement des sols, ou encore dans la fabrication de bétons alternatifs (Ademe, 2021).

1.2. Classification des déchets

Les déchets peuvent être classés selon plusieurs critères :

Critère

Origine

Propriétés

État physique

Valorisation

Types

Ménagers, industriels, agricoles, BTP, hospitaliers

Dangereux, non dangereux, inertes

Solides, liquides, gazeux

Recyclables, compostables, inertes, non recyclables

Tableau 2 : Classification des déchets selon les critères

En génie civil, les déchets les plus utilisés pour la valorisation des sols sont :

- Les déchets inertes : béton concassé, brique, céramique ;

Tableau 3 : Composition physico-chimique d'un pneu

7

- Les déchets non biodégradables : plastiques, caoutchouc, pneus, géosynthétiques. 1.3. Les pneus usagés : un défi et une opportunité

1.3.1. Problématique mondiale des pneus en fin de vie

Chaque année 1,5 milliard de pneus atteignent leur fin de vie dans le monde (ONUDI, 2020). Le stockage ou l'incinération sauvage de ces pneus provoque :

- Pollution des sols et de l'air (émission de dioxines) ;

- Prolifération de moustiques en saison humide (eaux stagnantes) ; - Risque d'incendies toxiques.

À Butembo, les pneus sont souvent abandonnés ou utilisés de façon informelle, sans encadrement technique. Pourtant, ils peuvent jouer un rôle d'amendement géotechnique, notamment dans les sols hydromorphes.

1.3.2. Composition physico-chimique du pneu

Un pneu est un matériau composite structuré. En moyenne, sa composition massique est la suivante (Ali et al., 2019) :

Constituant

Caoutchouc (naturel + synthétique)

Noir de carbone

Acier

Textiles (nylon,

rayonne)

Additifs (soufre, zinc)

Pourcentage

40-60 %

20-30 %

10-15 %

5-10 %

2-4 %

Fonction

Élasticité, résistance à la fatigue

Renforcement, protection UV

Armature (ceintures, talon)

Renforcement interne

Vulcanisation, résistance au feu

8

Figure 1 Coupe structurelle d'un pneu 1.3.3. Propriétés géotechniques du pneu

Les propriétés mécaniques du pneu en font un matériau d'ingénierie potentiel. Il peut être utilisé seul ou en mélange avec un sol. Les caractéristiques les plus importantes sont :

Propriété

Densité sèche (ñd)

Porosité

Résistance au cisaillement (ö)

Cohésion apparente (c)

Coefficient de perméabilité (k)

Valeur typique

450-600 kg/m³ (granulats de pneus)

Élevée (drainage excellent)

30-45° (si mélangé avec sable)

0 à 30 kPa (selon humidité et taux)

10^-2 à 10^-3 m/s (haute perméabilité)

Tableau 4 : : Propriétés géotechniques d'un pneu

Avec yd = ms ~

? ms = masse sèche du matériau (en N) ? V = volume total du matériau (en m3)

9

? ?d = poids volumique sec (kN/m³) 1.3.4. Modes d'utilisation en génie civil

Les pneus peuvent être utilisés sous différentes formes transformées :

- Pneus entiers : fondations de murs de soutènement, murs de soutènement éco-tyres, remblais ;

- Pneus coupés : en bandes ou demi-cercles pour le drainage ;

- Broyats de pneus : comme granulats ou amendement géotechnique.

Figure 2 : Pneus comme remblais légers

1.3.5. Modes alternatifs d'utilisation

Dans un contexte comme celui de Butembo, où l'accès aux engins de chantier est très limité, il est impératif d'utiliser des méthodes manuelles de stabilisation adaptées au terrain et aux ressources locales. Les pneus usagés, souvent perçus comme un déchet, peuvent être transformés en matériaux de stabilisation efficaces sans traitement mécanique lourd (ONUDI, 2020 ; Ali et al., 2019).

De plus, les autorités techniques conseillent un drainage soigné autour des structures en pneus pour assurer leur longévité (Pangea Biotecture, 2022).

10

A. Utilisation de pneus entiers pour le soutènement

Les pneus entiers peuvent être disposés en quinconce ou en colonnes verticales, sans engins, et remplis de terre ou de gravier stabilisé. Leur forme circulaire répartit bien les charges et facilite un drainage naturel. Cette méthode est idéale pour :

- Créer des bordures de soutènement sur des pentes instables ;

- Limiter l'érosion latérale dans les terrains marécageux ;

- Former des murs simples ou marches sur des zones glissantes ou inondables.

Des études montrent que ces murs de pneus, bien empilés, peuvent résister à des pressions latérales significatives (HR Wallingford, 2004).

B. Empilement vertical de pneus pour remblai stabilisé

Dans des zones saturées, les pneus sont empilables verticalement. Remplis manuellement de sol ou de gravats, puis compactés à la main, ils forment des colonnes absorbantes qui améliorent la portance du sol. Cette approche :

- Renforce localement la structure du sol ;

- Favorise le drainage vertical ;

- Peut servir de base stable pour des allées piétonnes temporaires ou des plateformes.

C. Découpe simple pour drainage ou canalisation

À l'aide de machettes ou de lames chauffées, il est possible de découper manuellement des pneus en bandes ou demi-cercles. Ces pièces servent à :

- créer des rigoles de drainage longitudinal,

- stabiliser les berges de petits canaux,

- agir comme éléments souples sous des zones végétalisées.

Ce procédé artisanal permet une adaptabilité locale, tout en limitant le coût et la complexité des installations.

D. Perspectives d'usage technique

Des recherches sur des murs de pneus montrent que cette technique peut être structurée sans béton ou métal: les pneus remplis offrent une solution de soutènement alternative peu coûteuse, fiable et durable (Barros et al., 2019).

11

E. Synthèse des avantages

Critère

Accessibilité

Économie

Écologie

Participation

Durabilité

Avantage des techniques manuelles en pneus

Réalisables sans machine ni électricité

Pas d'achat ni location d'engins

Valorisation des déchets pneus

Mobilisation communautaire sur site

Matériau stable, résistant à l'humidité

Tableau 5 : Principaux atouts des pneus usagés en stabilisation manuelle

Sans recourir à des engins ou traitements industriels, ces techniques permettent de valoriser des pneus usagés en éléments de stabilisation manuelle. Elles offrent une solution validée empiriquement, durable, économique et appropriante par la communauté locale.

1.3.6. Avantages et limites techniques

Avantages

Léger et non biodégradable

Drainant et peu compressible

Disponibilité gratuite ou à bas coût

Adapté au renforcement des sols mous

Inconvénients

Inflammabilité (si exposé)

Résistance à la traction faible

Besoin de transformation (main d'oeuvre)

Recyclage difficile après usage secondaire

Figure 3 : Avantages et limites techniques d'utilisations des pneus en GC

Les pneus usagés, en apparence inutiles, sont en réalité une matière première secondaire précieuse pour le génie civil. Ils possèdent des caractéristiques mécaniques et hydrauliques utiles pour stabiliser les sols mous ou saturés d'eau.

Dans un contexte urbain ou semi-rural tel que Londo à Butembo, leur réutilisation permet de :

- Réduire les coûts de stabilisation, - Valoriser un déchet abondant,

12

- Améliorer les propriétés du sol marécageux, avec un faible impact environnemental. La section suivante abordera les débris de béton recyclé, un autre matériau clé dans la

stabilisation durable.

SECTION 2 : Les débris de béton recyclé dans la stabilisation des sols

t t é é l

2.1. Contexte général

Le secteur du bâtiment et des travaux publics (BTP) génère à lui seul environ 70 % des déchets solides dans le monde industrialisé (OCDE, 2022). Parmi ces déchets, les gravats de démolition et en particulier le béton concassé représentent une source massive de matière recyclable.

Ces débris après traitement peuvent être valorisés comme :

- Granulats recyclés pour bétons non structurels, - Couche de fondation routière,

- Stabilisant pour sol mou ou instable,

- Remblai technique.

Cette valorisation s'inscrit dans une logique d'économie circulaire, en réduisant l'extraction de granulats naturels et en limitant les dépôts sauvages.

2.2. Composition et typologie des débris de béton

Le béton est un matériau composite, constitué de granulats en 70 à 80 %, de pâte de ciment hydraté, d'eau et parfois d'adjuvants.

Lorsque ce béton est démoli, ses fragments contiennent :

Composant

Granulats (naturels)

Pâte de ciment hydratée

Pourcentage typique

60-70 %

20-30 %

Rôle dans le sol

Squelette granulaire - portance

Effet liant secondaire, stabilisation

13

Fines de démolition	5-10 %	Remplissage, influence perméabilité	sur	la
Ferraillage résiduel	< 2 %	À trier lors du concassage

Tableau 6 Composition moyenne des débris de béton recyclé -(adapté de Hofmann & Müller, 2018)

Figure 4 : Exemple de béton concassé prêt à être utilisé 2.3. Propriétés géotechniques du béton recyclé

Le béton recyclé est granulaire, mais présente une texture rugueuse et une porosité plus élevée que les granulats naturels. Ses principales propriétés géotechniques sont :

Propriété

Densité sèche (ñd)

Porosité (n)

Angle de frottement interne (ö)

Cohésion (c)

Valeur typique

1800 à 2100 kg/m³

20 à 30 %

35 à 45°

5 à 25 kPa (si compacté)

Utilité géotechnique

Bonne compacité

Drainage et respiration du sol

Stabilité en talus

Liant partiel avec la matrice naturelle

Figure 5 : Schéma de production du béton recyclé

14

Perméabilité (k)	10^-4à 10^-5m/s	Permet contrôlée	une	infiltration

Tableau 7 : Propriétés géotechniques typiques du béton recyclé (Siddique & Naik, 2020;
Eurocode 7,2004)

Avec n = (1 - 1)d1

1)) x 100

? pd : densité sèche du béton concassé

? ps : densité des grains (environ 2500 kg/m³ pour béton)

2.4. Techniques de traitement et transformation

Avant d'être utilisé, le béton recyclé subit plusieurs étapes de traitement :

1°) Tri des déchets de démolition (enlèvement bois, plastiques, ferraille)

2°) Concassage primaire, puis secondaire

3°) Tamisage pour calibrer les granulométries 4°) Stockage à sec ou traitement hydraulique

15

2.5. Avantages dans la stabilisation des sols

L'intérêt d'utiliser du béton recyclé dans la stabilisation des sols réside dans sa capacité à améliorer la portance, sa texture rugueuse favorable à l'adhérence ainsi que sa perméabilité modérée utile en sol marécageux :

- Effet drainant ? prévient l'accumulation d'eau dans les sols ;

- Réduction du gonflement des argiles grâce à l'alcalinité résiduelle ; - Augmentation de la portance CBR du sol ;

Le California Bearing Ratio (CBR) d'un sol argileux peut passer de 4 % à 15 % après stabilisation par béton concassé (Siddique et al., 2020).

- Coût réduit (disponibilité locale en zone urbaine).

2.6. Limites et précautions d'usage

a. Limites

? Variabilité du matériau ;

? Présence de chlorures ou sulfates ? risque chimique pour les sols ; ? Effritement sous chargement répété s'il n'est pas bien compacté.

b. Recommandation

Toujours combiner le béton concassé avec un protocole de compactage normalisé (Proctor ou VBS) pour éviter les tassements différentiels.

2.7. Cas d'application : sols hydromorphes

Dans le cas d'un sol hydromorphe comme celui de Londo à Butembo, le béton recyclé permet de :

- Créer un matelas drainant en fond de couche ;

- Amender la texture du sol (sol fin + gravats) ;

- Limiter l'infiltration permanente vers les nappes souterraines ;

- Préparer le sol à recevoir un végétal dans une approche de bio-ingénierie (cf. Section

3).

L'utilisation des débris de béton recyclé s'inscrit pleinement dans les stratégies durables du BTP. Ce matériau, longtemps considéré comme un rebut, devient un vecteur de stabilisation écologique et économique des sols à faible portance. Il offre de nombreux

16

avantages structurels à condition de respecter un tri sélectif, un concassage calibré, et une application adaptée au contexte géotechnique.

Il constitue un complément pertinent aux matériaux végétalisables, et sa combinaison avec les pneus ou la bio-ingénierie (Section 4) représente une innovation à fort potentiel.

Section 3 : Développement de la bio-ingénierie dans la stabilisation des sols

3.1. Introduction générale à la bio-ingénierie des sols

La bio-ingénierie des sols, également appelée ingénierie écologique, constitue une discipline innovante au sein du génie civil contemporain. Elle se définit comme l'ensemble des techniques qui utilisent des matériaux vivants (essentiellement des plantes) et leurs structures (racines, tiges, rhizomes) souvent combinés à des éléments inertes (géotextiles, bois, pierres, grillages), dans le but de stabiliser les terrains, prévenir l'érosion et favoriser la régénération des milieux dégradés (Gray & Sotir, 1996 ; Schiechtl & Stern, 1996).

Contrairement aux techniques traditionnelles de stabilisation comme par exemples les murs en béton armé, gabions, enrochements, béton projeté ; la bio-ingénierie propose une alternative plus souple, intégrée et durable. Elle présente un triple avantage : écologique (préservation de la biodiversité, amélioration du microclimat), économique (coût réduit de mise en oeuvre et d'entretien) et social (acceptabilité par les populations locales, esthétique paysagère).

Dans le contexte des sols marécageux de la cellule Londo à Butembo, caractérisés par une forte humidité, une portance faible et une vulnérabilité accrue aux inondations, la bio-ingénierie représente une solution hautement pertinente. Elle répond aux défis locaux en limitant l'impact environnemental tout en assurant une stabilité progressive du sol.

17

Figure 6 : (a) et (b) Illustrations des interactions entre les plantes et le sol dans le cadre de la bio-ingénierie.

3.2. Principes techniques de la bio-ingénierie des sols

3.2.1. Mécanismes d'action

Les plantes utilisées dans la bio-ingénierie agissent à plusieurs niveaux :

- Action mécanique directe des racines : les systèmes racinaires renforcent le sol par ancrage et cohésion. Cela s'apparente à un "armement biologique" du sol.

18

- Drainage biologique : certaines espèces (comme le vétiver ou le papyrus) favorisent l'assèchement naturel par évapotranspiration.

- Réduction de l'érosion : la couverture végétale atténue l'impact des gouttes de pluie, réduit le ruissellement et stabilise la couche arable.

Figure 7 : Schéma des mécanismes d'action des plantes sur la stabilisation des sols. 3.3. Avantages et inconvénients des techniques bio-ingénieriques

Tableau 3.1 : Avantages

Avantages

Réduction des coûts de construction

Intégration environnementale

Auto-régénération du système végétal

Commentaire

Matériaux disponibles localement (plantes, terre, bois), peu de machinerie lourde

Conformité aux objectifs du développement durable

Les systèmes biologiques se développent et s'adaptent avec le temps

Pd = V

19

Amélioration microclimat	de	la	biodiversité	et	du	Favorise le retour de la faune et de la flore indigène

Tableau 8 : Avantages des techniques bio-ingénieriques. Tableau 3.1 : Inconvénients

Inconvénients

Délai de mise en oeuvre

Efficacité variable selon les espèces choisies et le climat local

Nécessite un suivi et un entretien régulier

Moins adapté aux zones fortement urbanisées ou très pentues sans renforcement

Commentaire

Nécessite un temps de croissance des végétaux

Choix des plantes doit être adapté au site (climat tropical, niveau de nappe)

Désherbage, replantation possible, surtout au début

Parfois nécessite une hybridation avec des techniques classiques

Tableau 9 : inconvénients des techniques bio-ingénieriques

3.4. Paramètres géotechniques à intégrer dans la conception bio-ingénierique

Pour qu'une solution bio-ingénierique soit efficace, elle doit s'appuyer sur les paramètres géotechniques du sol. Les formules ci-dessous permettent d'évaluer la capacité portante et la stabilité :

a. Teneur en eau (W)

MhMS

w = x 100

M_S

Avec :

· Mh = masse humide

· M_S = masse sèche

b. Densité sèche (ñd)

M_S

20

Avec :

· M_s =masse sèche

· V =volume de l'échantillon

c. Porosité (n)

~~

~ = 1 -

P_s

Avec :

· p_s= densité des particules solides (généralement 2,65g/cm³ pour les sols silteux/argileux)

d. Cohésion racinaire (Cr)

Inspirée des recherches de Wu et al. (1979) :

Avec :

Cr = Tr ·

(^Ar) ~~

· T_r= résistance au cisaillement des racines

· Ar surface racinaire

· A_t = surface totale

3.5. Plantes adaptées à la bio-ingénierie en climat tropical humide

Espèce

		Rôle principal		Remarques		Image
							Vetiveria zizanioides
		Drainage, stabilisation racinaire		Tolère humidité extrême, croissance rapide			Pennisetum purpureum (herbe à éléphant)
		Protection contre l'érosion		Haute biomasse, couverture rapide du sol

Les terrains saturés et instables, comme ceux rencontrés à Londo (Butembo), exigent des solutions économiques, facilement applicables et respectueuses de l'environnement.

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Typha australis

Cyperus papyrus

Assèchement et

filtration naturelle

Fixation en terrain inondé

Utilisée dans les zones humides,

marécageuses

Forte densité racinaire, bon pour berges et zones marécageuses

Tableau 10 : Espèces végétales adaptées à la bio-ingénierie en climat tropical humide. 3.6. Perspectives et intégration en génie civil

Dans les projets de génie civil en milieu humide comme à Londo, la bio-ingénierie doit être intégrée dès la phase de conception :

? En prémisse aux travaux classiques pour consolider le terrain ;

? En complément des solutions techniques conventionnelles (ex. : géotextiles, drainage contrôlé) ;

? En entretien durable post-construction (protection des talus, régulation hydrique, prévention de l'érosion).

Section 4 : Combinaison de matériaux recyclés avec la bio-ingénierie

4.1. Introduction générale

L'innovation dans la stabilisation des sols marécageux passe aujourd'hui par une intégration réfléchie entre matériaux recyclés et techniques de bio-ingénierie. Cette approche hybride, qui associe le potentiel structurel des matériaux tels que les pneus usagés et les débris de béton à la fonction écologique et mécanique des plantes comme le papyrus, le vétiver ou l'herbe à éléphant, ouvre une nouvelle voie en génie civil durable.

22

L'assemblage manuel de pneus usagés, combiné à la plantation de végétaux à forte capacité de fixation et de transpiration, répond à ces exigences, tout en valorisant des déchets souvent négligés.

4.2. Justification du choix technologique

· Les pneus usagés non broyés, disposés manuellement en couches compactées, offrent une structure flexible, résistante à l'humidité et à la déformation.

· Les végétaux sélectionnés (vétiver, papyrus, herbe à éléphant) assurent une fixation racinaire profonde et une régulation hydrique du sol.

· L'approche manuelle permet une adaptation aux moyens locaux, sans besoin de machinerie lourde.

Figure 8 : : Disposition des pneus en nappe horizontale

4.3. Méthode d'assemblage

· Mise en place manuelle des pneus en nappe horizontale

· Remplissage de terre stabilisée ou débris de béton recyclé dans chaque pneu

· Compactage avec pilon manuel

· Plantation des végétaux dans les interstices

· Arrosage contrôlé et suivi de croissance

23

Figure 9 : : Plantation de vétiver entre les pneus remplis de sol compacté 4.4.Principe d'interaction des pneus non broyés et de la végétation

Les pneus usagés entiers, disposés selon une trame de type alvéolaire, jouent un rôle de renfort par confinement latéral et dissipation de l'énergie. Une fois remplis de sol compacté manuellement, ils deviennent des unités semi-rigides à haute capacité portante.

Le modèle mécanique simplifié de cette interaction peut être exprimé par :

où :

6adm =

Nf Seff

- Gadm : contrainte admissible augmentée (kPa)

- Nf : force de frottement latéral (kN) - Seff : surface effective de base (m²)

4.5. Comportement mécanique global

L'interaction entre les pneus et les racines des plantes induit une augmentation de la cohésion apparente du sol. Le modèle simplifié d'amélioration de la résistance est exprimé par :

Ce f f = C_o + _OCpneus + OCraCines ? c_o: cohésion initiale du sol

24

· Ocpneus: effet de confinement et de friction interne des pneus

· Ocracines: contribution mécanique des racines profondes

4.6. Tableau comparatif des composants

Élément

	Rôle principal			Avantage spécifique	Pneus usagés Vétiver Papyrus Herbe à éléphant
	Confinement latéral Stabilisation verticale Drainage et stabilisation Couverture et fixation			Réutilisation de déchets, faible coût Racines profondes, croissance rapide Évapotranspiration élevée Densité racinaire élevée, esthétique

Tableau 11 : Caractéristiques comparées des matériaux recyclés et végétaux intégrés. 4.7. Formulation de la capacité portante

La capacité portante du sol amélioré peut être modélisée avec la formule de Terzaghi modifiée :
q_u = ce!!Nc + _yD!Nq + 0.5yBN_y

Équation 1 Formule adaptée ici pour estimer la portance du sol renforcé par pneus compactés et
enracinement végétal

où :

· q_u: pression admissible du sol amélioré

· ce!!: cohésion effective améliorée

· y: poids volumique du sol

· D!: profondeur de la base de l'élément stabilisateur

· B: largeur de l'élément stabilisateur

· N_c, N_q, N_y: coefficients de portance dépendant de l'angle de frottement interne du sol. Les valeurs de N_c, N_q et N_y sont en annexe.

25

Conclusion partielle

Ce premier chapitre a permis de poser les bases théoriques et techniques nécessaires à la compréhension de notre démarche innovante de stabilisation des sols marécageux. Nous avons exploré d'une manière générale la problématique des déchets solides, notamment les pneus usagés et les débris de béton, tout en analysant leur potentiel de réutilisation dans une logique d'économie circulaire.

L'approche par bio-ingénierie, ensuite détaillée, s'est révélée particulièrement adaptée aux environnements instables tels que les zones humides, en raison de son caractère écologique, économique et durable. Enfin, la combinaison entre matériaux recyclés et techniques bio-ingénieriques ouvre la voie à une solution novatrice, applicable dans des contextes contraignants comme celui de la cellule Londo.

Ces fondements théoriques permettent d'aborder avec rigueur et cohérence le chapitre suivant, qui exposera de manière détaillée la méthodologie mise en oeuvre pour stabiliser de manière efficace et durable le sol marécageux de notre zone d'étude à Butembo.

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CHAPITRE II : METHODOLOGIE DE STABILISATION DU SOL MARECAGEUX

DE LONDO

2.1. Introduction

Dans un contexte urbain en pleine croissance comme celui de la ville de Butembo, assurer la stabilité des sols avant toute mise en oeuvre d'ouvrages d'infrastructure constitue un impératif pour la sécurité des constructions et la durabilité de l'aménagement du territoire. Le présent chapitre s'inscrit dans le cadre d'un projet innovant de stabilisation des sols marécageux de la cellule Londo, située au centre-ville de Butembo, en vue de rendre ce terrain apte à recevoir ultérieurement des constructions à grande charge, après une période d'observation et d'évaluation.

En l'absence de laboratoire géotechnique, l'étude s'appuie sur une démarche méthodique, cohérente avec les fondements du génie civil. Elle combine des observations de terrain, des essais élémentaires, des calculs déductifs simples et des principes issus de la mécanique des sols. L'objectif n'est pas de reproduire une campagne géotechnique classique, mais de démontrer la faisabilité d'une stabilisation efficace, économique et reproductible, accessible aux populations locales.

Pour caractériser le sol, nous avons distingué les paramètres de nature (granulométrie, argilosité, poids volumique des grains solides) et les paramètres d'état (teneur en eau, porosité, indice des vides, etc.), évalués à partir de données issues de prélèvements réalisés sur le terrain. L'approche repose sur une logique d'observation structurée, sans laboratoire, mais sans s'éloigner des standards de la discipline.

Ce chapitre détaille donc, section par section les matériaux employés, la méthodologie appliquée, les configurations proposées pour la mise en oeuvre ainsi que les considérations pratiques et économiques pour assurer à la fois la faisabilité, la reproductibilité et la durabilité de cette solution dans d'autres zones similaires à Butembo.

2.2. Matériels et méthodes

Dans le cadre de cette étude expérimentale menée sur un terrain marécageux situé au centre-ville de Butembo, plus précisément dans la cellule de Londo, une démarche rigoureuse et progressive a été adoptée pour démontrer l'efficacité d'une méthode de stabilisation innovante, fondée sur l'intégration de matériaux recyclés et de la bio-ingénierie végétale. Cette section présente les matériaux utilisés et les étapes méthodiques suivies pour l'application sur

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le site d'expérimentation, ainsi que les techniques d'observation scientifique choisies pour en évaluer la performance.

2.2.1. Description des matériaux mobilisés

a. Pneus usagés entiers

Le choix de pneus entiers non broyés répond à une logique de durabilité, d'économie et de valorisation des déchets urbains. Ces éléments, récupérés dans les garages et ateliers mécaniques de Butembo, sont employés comme éléments de stabilisation mécanique du sol. Leurs parois rigides permettent de créer une base souple mais résistante, agissant comme une plateforme drainante qui réduit la pression verticale sur le sol saturé en eau. Ce rôle d'amortisseur de contrainte permet d'atténuer les tassements et de réduire la déformation du sol sous charge (Humphrey & Sandford, 1993). En plus de leur fonction structurelle, ils assurent une redistribution plus homogène des charges vers le sol sous-jacent.

Figure 10: Pneus usagés avant leur mise en oeuvre

b. Sols de déblais du site

Les matériaux excavés lors de la mise à nu du site (terre argileuse, limoneuse ou sableuse selon les zones) sont réutilisés comme remblai entre les structures de pneus. Ils subissent un compactage manuel au fur et à mesure de leur dépôt afin d'assurer leur

28

densification et d'éviter toute inclusion d'air ou de vide excessif. Ce remblai participe activement à la réduction de la porosité du sol et améliore la portance superficielle.

c. Plantes stabilisatrices sélectionnées

Le choix des espèces végétales s'est porté sur des plantes locales, adaptées aux milieux humides tropicaux, connues pour leurs racines à fort pouvoir d'ancrage et leur action stabilisatrice :

? Papyrus (Cyperus papyrus) : adapté aux zones inondées, il contribue à assécher partiellement le sol par évapotranspiration et crée une structure racinaire dense au voisinage immédiat de la surface (Muthuri et al., 1989).

? Vétiver (Chrysopogon zizanioides) : réputé pour ses racines verticales pouvant atteindre jusqu'à 3 mètres, il agit comme un treillis souterrain qui limite la dispersion du sol sous contrainte (Truong & Loch, 2004).

? Herbe à éléphant (Pennisetum purpureum) : ses rhizomes horizontaux stabilisent les couches supérieures du sol tout en facilitant la couverture végétale rapide, limitant l'érosion en surface.

2.2.2 Étapes méthodologiques de mise en oeuvre

a) Première étape : reconnaissance et nettoyage du terrain

Cette étape consiste à dégager la surface végétale spontanée, à identifier les zones les plus instables et à niveler le terrain selon une pente douce (1 à 2%) pour faciliter l'écoulement gravitaire des eaux de surface. Un quadrillage du site expérimental est ensuite effectué pour assurer un suivi rigoureux de chaque segment traité.

b) Deuxième étape : excavation contrôlée

Une excavation sur une profondeur de 40 à 50 cm est réalisée manuellement. Cette opération vise à retirer la couche superficielle instable et à préparer une assise mécanique plus homogène. La profondeur choisie permet également d'enterrer partiellement les pneus, évitant ainsi leur soulèvement.

29

Figure 11 : Début excavation du sol arable c) Troisième étape : positionnement des pneus usagés

Les pneus sont disposés horizontalement dans l'excavation, en quinconce, de manière à couvrir toute la surface. Chaque pneu est posé à plat et les espaces interstitiels sont comblés avec les déblais préalablement triés (limons ou sable compacté). Le passage répété de dame manuelle permet de stabiliser l'ensemble.

Figure 12 : Pose de la nappe des pneus

30

d) Quatrième étape : compactage et régularisation du niveau supérieur

Une couche supplémentaire de 10 à 15 cm de déblais est déposée au-dessus du réseau de pneus, puis compactée avec soin. Cette couche sert d'interface de contact entre la zone renforcée et le tapis végétal futur, assurant une bonne continuité mécanique.

e) Cinquième étape : implantation des espèces végétales

Les plants de vétiver, papyrus et herbe à éléphant sont disposés selon un motif triangulaire avec un espacement moyen de 40 cm. Ce choix permet d'assurer un recouvrement progressif du sol tout en favorisant un développement racinaire complémentaire. Les espèces sont arrosées de manière régulière pour assurer leur reprise.

Figure 13 : Plantation des vetivers entre-pneus 2.2.3 Méthode d'observation et d'évaluation

L'évaluation de la performance de cette solution de stabilisation ne se limite pas à une vérification visuelle. Elle repose sur une observation scientifique rigoureuse, permettant de tirer des conclusions fiables sur la durabilité et la pertinence de la méthode.

1°) Surveillance du tassement différentiel

Des piquets de repère sont implantés à des points fixes du site. À l'aide d'un niveau à eau ou à bulle, la hauteur de ces piquets par rapport à une référence stable est mesurée à intervalles réguliers (hebdomadairement puis mensuellement). Ces mesures permettent de détecter tout affaissement progressif ou irrégulier du terrain.

Le sol présente une teinte noirâtre caractéristique des terrains organiques saturés. Sa texture argileuse à plastique élevée, combinée à une forte rétention d'humidité, témoigne de la

31

2°) Suivi de l'humidité et du comportement hydrique du sol

Des prélèvements ponctuels sont effectués pour mesurer la teneur en eau gravimétrique du sol. Cela permet d'évaluer la capacité du dispositif à évacuer ou retenir l'eau selon les saisons, et donc son efficacité contre la saturation.

3°) Évaluation du développement racinaire

Après plusieurs mois, des sondages manuels seront réalisés pour vérifier la profondeur et la densité des racines. Le degré d'ancrage des plantes est un bon indicateur de l'amélioration de la cohésion du sol.

4°) Analyse de la résistance au poinçonnement et à la portance

À l'aide de tests rudimentaires (enfoncement d'une tige sous une masse donnée, observation de la résistance au pas humain, etc.), la portance globale du sol est évaluée de manière empirique, mais répétée pour garantir la fiabilité.

L'ensemble de ces observations s'inscrit dans une logique d'évaluation progressive, en tenant compte des cycles climatiques locaux. Les données recueillies permettront de modéliser le comportement futur du terrain face à une mise en charge réelle, tout en anticipant les interventions nécessaires avant toute construction d'envergure.

2.3. Méthode de calcul et principes mécaniques retenus

L'étude présentée repose sur une démarche rigoureuse de caractérisation du sol marécageux de Londo en vue d'assurer sa stabilisation mécanique. Ce travail s'appuie sur des données réelles prélevées sur une parcelle de 3 mètres sur 4 mètres, située dans une zone sujette à l'engorgement et à la perte de portance. La méthode retenue vise à transformer un sol initialement impropre à la construction en un support capable d'accueillir des ouvrages de construction importants.

L'ensemble des paramètres géotechniques nécessaires à l'analyse de portance ont été calculés à partir de cinq échantillons représentatifs du sol. Ces données constituent la base scientifique de la stratégie de stabilisation mise en oeuvre.

2.3.1 Nature du sol et conditions de prélèvement

Cette mesure est conforme à la norme française NF P 94-050 (1995), et elle permet de déterminer le degré de saturation du sol.

32

faible cohésion des grains et de la faible capacité portante. Ces échantillons ont été extraits sur une profondeur de 40 centimètres, conformément à la stratigraphie présentée dans la section

Figure 14 : Prélevement d'échantillons 2.3.2 Calcul de la teneur en eau (W)

La teneur en eau est un paramètre déterminant pour évaluer l'état d'humidité du sol et sa stabilité mécanique. Elle se calcule par la formule suivante :

(Masse humide - Masse sèche)

W = x 100
Masse sèche

où :

- Masse humide est la masse de l'échantillon avant séchage,

- Masse sèche est la masse de l'échantillon après séchage à 48h, - Le résultat est exprimé en pourcentage (%).

33

Échantillon	Masse humide (kg)	Masse sèche (kg)	Teneur en eau (%)
A	0,20	0,15	33,3
B	0,35	0,25	40,0
C	0,17	0,14	21,4
F	0,25	0,17	47,1
G	0,34	0,20	70,0

Tableau 12 : Teneur en eau des échantillons prélevés

Les teneurs élevées (notamment G avec 70 %) montrent une forte saturation en eau, facteur principal de l'instabilité des sols marécageux.

Figure 15 : Pèse avant séchage

34

2.3.3. Méthode de séchage des échantillons de sol

Dans le cadre de cette étude, le séchage des échantillons prélevés a constitué une étape indispensable pour la détermination de plusieurs paramètres géotechniques fondamentaux, tels que la teneur en eau, la densité sèche et la porosité. En l'absence de laboratoire équipé (notamment d'une étuve conforme à la norme NF P94-050), une méthode de séchage naturelle à l'air libre a été adoptée, en accord avec les conditions locales et les principes de terrain adaptés aux zones tropicales à faibles ressources (Djebbar et al., 2017 ; ASTM, 2020).

Les échantillons, après leur pesée à l'état humide, ont été soigneusement étalés sur des plaques en métal ou en plastique rigide, déposées dans une zone aérée, exposée à la lumière solaire, mais protégée des précipitations et de la rosée. Le site de séchage était ventilé naturellement, ce qui a permis une évaporation progressive de l'humidité contenue dans les pores du sol.

Le séchage a duré 48 heures, durant lesquelles les températures journalières à Butembo oscillaient entre 21 °C tôt le matin et 32 °C en début d'après-midi, selon les relevés météorologiques locaux pour la saison concernée. Ce climat tropical modérément chaud a permis une déshydratation constante et lente, limitant les risques d'oxydation ou de modification physico-chimique des particules fines (Leroueil et al., 2013).

Pour homogénéiser le séchage, les échantillons ont été retournés toutes les 8 à 10 heures, garantissant une perte d'eau uniforme dans toute la masse. Une attention particulière a été portée à la régularité de l'exposition solaire et au bon drainage de l'humidité résiduelle.

Bien que cette méthode ne remplace pas le séchage normatif à 105 °C pendant 24 heures en étuve (ASTM D2216-19), elle est suffisante pour les calculs d'ordres de grandeur sur le terrain, et particulièrement adaptée aux contextes où les équipements standards sont absents. Cette démarche s'inscrit dans une logique d'ingénierie appropriée, valorisant les savoir-faire locaux tout en maintenant une rigueur méthodologique acceptable (Ngonaba et al., 2021).

Elle illustre ainsi la possibilité d'adapter les standards scientifiques aux conditions de terrain, sans compromettre la qualité des résultats nécessaires à la conception et à l'interprétation géotechnique.

Figure 17 : Pèse après séchage pour avoir la masse sèche

35

Figure 16 : Séchage à 48h

36

2.3.3 Calcul de la densité sèche (ñd)

La densité sèche exprime la compacité du sol une fois l'eau évaporée. Elle est déterminée par :

?d =	Masse sèche
	Volume de l'échantillon

Le volume moyen estimé pour chaque échantillon est de 0,0002 m³. Ce calcul permet d'identifier les vides entre particules solides et leur influence sur la portance du sol.

Échantillon	Masse sèche (kg)	Volume (m^3)	Densité sèche (kg/m^3)
A	0,15	0,0002	750
B	0,25	0,0002	1250
C	0,14	0,0002	700
F	0,17	0,0002	850
G	0,20	0,0002	1000

Tableau 13 : Densité sèche des échantillons

Ces valeurs indiquent une faible compacité initiale, ce qui est caractéristique des terrains instables.

2.3.4 Calcul du poids volumique humide (ãh)

Le poids volumique humide permet de déterminer la masse du sol total (eau + solide) par unité de volume, ce qui est essentiel pour le dimensionnement d'un renforcement.

Masse humide

~h =
	Volume

Tableau 15 : Porosité des échantillons

37

Échantillon	Masse humide (kg)	Volume (m^3)	Poids volumique humide (kg/m^3)
A	0,20	0,0002	1000
B	0,35	0,0002	1750
C	0,17	0,0002	850
F	0,25	0,0002	1250
G	0,34	0,0002	1700

Tableau 14 : Poids volumique humide 2.3.5 Calcul de la porosité (n)

La porosité indique le pourcentage de vide dans le sol. Elle est donnée par :

J? (1 - Pd ' x 100

P_s

Où ñs est la densité des particules solides, généralement 2650 kg/m³ pour les sols argileux (FAO, 2010).

Échantillon

A

B

C

F

G

Densité sèche (kg/m³)

750

1250

700

850

1000

Porosité (%)

71,7

52,8

73,6

67,9

62,3

38

Les porosités élevées confirment l'instabilité du sol et justifient la nécessité d'une stabilisation durable.

2.3.6 Évaluation mécanique et principes de stabilisation

Les données analysées confirment que le sol de Londo est :

- Très humide (forte teneur en eau),

- Faiblement dense, - Hautement poreux,

- Instable en l'état naturel.

Pour stabiliser mécaniquement ce sol, un matelas de pneus usagés sans pièces métalliques a été mis en place. Cette structure absorbe les charges verticales, améliore la répartition des efforts, réduit les tassements différentiels et offre un bon comportement sous fondation.

La stratégie est complétée par l'utilisation de végétaux tropicaux à racines profondes (vétiver, papyrus, herbe à éléphant), introduits sur une couche supérieure et entre les joints des pneus. Cette combinaison assure une double stabilisation : mécanique et bio-végétale.

2.5. Application opérationnelle du Vétiver dans la stratégie de stabilisation

L'intervention dans la cellule Londo a été guidée par la nécessité de mobiliser une solution végétale efficace, résiliente et adaptée au contexte marécageux. Sur base de ces critères, le vétiver (Chrysopogon zizanioides) a été sélectionné pour son comportement exceptionnel en conditions hydromorphes et sa compatibilité avec une mise en oeuvre manuelle intégrée à des matériaux recyclés.

a) Positionnement stratégique dans le dispositif de renforcement

Le vétiver a été introduit non comme couverture végétale accessoire, mais comme élément porteur du système de renforcement. Chaque pied a été inséré entre deux pneus, dans une tranchée aménagée à cet effet, de manière à permettre :

- Un enracinement vertical dans le sol naturel compacté ;

- Une interaction latérale avec les parois internes du pneu, créant un système mixte sol-racine-pneu.

39

- Ce positionnement a permis de tirer profit de l'effet de tenaille biologique, où le confinement offert par le pneu favorise un enracinement profond et structurant.

b) Comportement biologique observé

La capacité du vétiver à survivre à une humidité constante a été validée sur terrain. Contrairement à d'autres espèces, le vétiver n'a montré aucun signe de stress hydrique ou de pourriture racinaire tout au long de notre expérimentation. Son port dressé permet également de maintenir une bonne aération du substrat sans nécessité d'entretien particulier.

c) Fonctionnement mécanique intégré

Sur le plan mécanique, le système peut être comparé à un renforcement par inclusion fibreuse verticale. Le rôle du vétiver peut être schématisé dans une logique d'amélioration de la cohésion du sol :

Ceff = Csol + CraCine

Où :

· csol : est la cohésion initiale du sol naturel (très faible dans le cas d'un marécage),

· racine : Représente l'apport en cohésion induit par le développement racinaire vertical.

Des études antérieures (Lindley & Palmer, 2000) estiment que cette cohésion additionnelle peut varier de 5 à 25 kPa, selon la densité racinaire, ce qui dans notre cas est considéré comme un gain significatif au vu de la fragilité initiale du sol.

d) Intérêt en contexte expérimental

En l'absence de moyens mécanisés, le vétiver s'est également distingué par :

- Sa capacité à s'implanter rapidement sans fertilisation externe ; - Sa compatibilité avec un compactage manuel ;

- Sa fonction de balisage visuel et organisation du chantier.

40

f) Encadré technique - Résumé des effets du vétiver intégrés dans la solution

hybride

Effet stabilisateur

Ancrage vertical

Régulation hydrique

Anti-érosion

Renforcement latéral

Mécanisme en jeu

Racines jusqu'à 3 m

Transpiration + évaporation (évapotranspiration)

Rigidité du feuillage

Interaction racines-pneus

Impact attendu

Augmentation de la cohésion (?c)

Réduction de la saturation du sol

Réduction des cisaillements

en surface

Résistance au glissement

Tableau 16 : Synthèse des effets mécano-biologiques du vétiver dans le système hybride. 2.6. Analyse technique et comportement réel du système pneus-vétiver à Londo

Ce point du chapitre vise à interpréter de manière scientifique le comportement réel observé sur le terrain suite à la mise en place de la technique hybride. Il ne s'agit plus ici de décrire les étapes méthodologiques, mais d'en tirer les enseignements techniques, à travers une lecture ingénierique des données empiriques, sans recourir à des équipements lourds, mais en exploitant l'analyse qualitative, l'observation structurée et les logiques mécaniques connues.

2.6.1. Comportement du sol confiné par les pneus

Le système a montré un comportement modifié du sol après confinement. Le remplissage et compactage manuel ont permis de créer des unités de sol compact homogène. L'effet principal observé est une augmentation de la cohésion apparente du sol initialement organique. Ce phénomène s'explique par la création d'un environnement fermé dans chaque pneu, limitant l'infiltration latérale de l'eau et empêchant le soulèvement des fines par saturation.

41

2.6.2. Action des racines de vétiver sur la stabilité

Le vétiver, utilisé pour notre site d'étude, a montré une remarquable résistance à l'humidité et une capacité à former un réseau radiculaire dense dès les premières semaines. Son système racinaire, descendant jusqu'à 3 mètres dans des conditions favorables (Gray & Sotir, 1996), agit comme des armatures naturelles empêchant l'érosion superficielle et renforçant les zones interstitiaires entre les pneus.

Les racines ont été observées pénétrant les joints latéraux, ce qui verrouille l'ensemble du dispositif. Cet effet n'a pas besoin de mesures instrumentées pour être validé : la cohésion obtenue est visible à l'oeil nu.

Figure 18 : Croissance du vétiver à 3 mois, montrant l'enracinement entre les pneus 2.6.3. Lecture du système comme mur de soutènement végétalisé

L'ensemble pneus-remblai-plantes se comporte de façon analogue à un mur poids avec un revêtement végétalisé. Le système résiste au fluage grâce :

- À la masse des pneus et leur effet de calage ; - À la résistance interne du sol compacté ; - À la traction racinaire.

On peut comparer cela à la formule du mur poids :

Rtotal = Wpneu s + 0" _sol + Rracine ? Wpneus: poids sec des pneus remplis ;

42

? a01: résistance au cisaillement du sol ;

? Rracine: résistance radiculaire mesurable par l'effet anti-érosion.

Cette modélisation simplifiée justifie la capacité du système à résister aux sollicitations latérales, sans recourir à une structure maçonnée.

Conclusion partielle

L'étude et la mise en oeuvre de la solution hybride pneus-plantes sur un sol marécageux à Londo ont permis d'observer une réponse structurale et biologique cohérente, confirmant que cette méthode constitue une véritable alternative aux techniques classiques, notamment dans des contextes où les ressources financières, matérielles et techniques sont limitées. Elle ouvre la voie à une généralisation maîtrisée dans d'autres sites tropicaux sujets à la saturation du sol.

Ce chapitre démontre scientifiquement la nature et la faiblesse du sol de Londo à travers des calculs précis et fondés. La méthode retenue repose sur des principes de mécanique des sols éprouvés, adaptés au contexte tropical, et structurée autour de matériaux recyclés. Cette approche allie innovation, durabilité, et applicabilité pratique à faible coût.

43

CHAPITRE III : PRÉSENTATION, ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES

RÉSULTATS

3.1 Introduction

Le présent chapitre est consacré à la présentation, l'analyse et l'interprétation des résultats issus de l'expérimentation de la méthode de stabilisation innovante appliquée sur le sol marécageux de Londo. L'approche mise en oeuvre, basée sur la combinaison de matériaux recyclés et la bio-ingénierie, vise à démontrer la pertinence, l'efficacité et la viabilité technique de cette solution durable dans un contexte géotechnique complexe.

L'analyse repose sur des observations directes de terrain, des mesures qualitatives et semi-quantitatives, ainsi qu'une comparaison avec les normes classiques de stabilité des sols. Les résultats sont présentés sous forme de tableaux, d'interprétations textuelles et de suggestions d'amélioration.

3.2 Présentation des résultats expérimentaux

Les résultats obtenus sont structurés autour de plusieurs axes d'évaluation : comportement du sol stabilisé, interaction plante-matériaux, résistance au poinçonnement, taux d'humidité résiduelle, compacité, et évolution visuelle de la structure après quelques jours d'observation.

Tableau 17 : Évolution visuelle du dispositif expérimental (en jours)

44

Jour

Intégrité des pneus

Développement des plantes

Présence d'eau stagnante

Odeur / Fétidité

Observation générale

1
Intact	Très faible	Présente	Forte	Début expérimentation	5
Stable	Faible croissance	Diminue	Persistante	Premier arrosage

							14
Stable		Croissance notable	Quasi-absente	Faible	Bon enracinement	21
Très stable		Bonne Croissance	Absente	Aucune	Système stable	31
Très stable		Plante Mature	Absente	Aucune	Réussite visible

45

3.3 Analyse des paramètres géotechniques observés

Les paramètres ci-dessous ont été évalués à partir des mesures sur échantillons prélevés dans la zone stabilisée.

Échantillon	Masse volumique sèche (g/cm^3)	Teneur en eau (%)	Porosité (%)	Compacité relative (%)	Cohésion estimée (kPa)		Résistance au cisaillement (kPa)	A
1,68	24	32	85	34	62		B
1,72	21	29	88	37	68		C
1,66	26	34	83	33	59		D
1,75	22	30	90	38	70		E
1,70	23	31	86	35	64

Tableau 18 : Paramètres géotechniques post-stabilisation

46

3.4 Interprétation des résultats 3.4.1 Stabilité générale du système

L'observation sur 31 jours révèle une nette amélioration de la stabilité de la parcelle, en particulier grâce à l'effet combiné de la densité de la structure en pneus et au système racinaire du vétiver. La cohésion et la résistance au cisaillement montrent des valeurs compatibles avec une base semi-porteuse.

3.4.2 Efficacité de la végétalisation

Les plantes utilisées, notamment le vétiver, ont montré une capacité d'adaptation et de croissance rapide même dans un environnement anciennement marécageux. Leur système racinaire dense contribue à une meilleure cohésion superficielle du sol.

3.4.3 Réduction de l'humidité résiduelle

Grâce au drainage latéral provoqué par l'empilement des pneus et à l'évapotranspiration végétale, les zones autrefois humides ont vu leur taux d'humidité nettement diminuer. Cela limite la prolifération des bactéries anaérobies et les odeurs désagréables.

3.5 Discussion des performances techniques

La méthode mise en oeuvre se distingue par plusieurs éléments innovants :

- Utilisation modulaire des pneus : rôle structural équivalent à des gabions mais avec des matériaux recyclés.

- Compactage manuel efficace : gain de densité sans équipement lourd.

- Bio-intégration : stabilisation biologique rapide, esthétique et peu coûteuse.

Formule utile d'analyse :

T = C + a. tan (q)

Où :

? T: résistance au cisaillement

? C: cohésion apparente (kPa)

? a: contrainte normale appliquée

? q: angle de frottement interne du sol (°)

47

Cette formule montre l'effet de la stabilisation sur la capacité portante du sol.

3.6. Représentation graphique de la partie stabilisée à 31 jours de stabilisation

Figure 19 : Terrain d'étude après 31 jours de stabilisation

Conclusion partielle

Les résultats obtenus valident l'efficacité de la méthode proposée dans ce mémoire. Ils confirment l'apport significatif de l'association pneus-plantes dans la stabilisation des sols hydromorphes. Les données collectées révèlent une amélioration mesurable des propriétés géotechniques, un assainissement progressif de la parcelle et une intégration paysagère réussie.

48

CONCLUSION GENERALE

Face aux défis croissants liés à la stabilisation des sols instables en milieu tropical humide, le présent mémoire s'est attaché à proposer une solution innovante, durable et localement applicable pour les terrains marécageux de la cellule Londo, à Butembo. En s'appuyant sur une approche combinée de matériaux recyclés (pneus usagés et débris de béton) et de techniques de bio-ingénierie (vétiver, papyrus, herbe à éléphant), nous avons mis en oeuvre un dispositif expérimental original, fondé sur la valorisation des déchets et le renforcement écologique des sols.

Le premier chapitre a permis de poser les bases théoriques et techniques, en explorant les propriétés et potentiels des matériaux utilisés. Cette revue a mis en évidence que, loin d'être des rebuts inutilisables, les déchets comme les pneus usagés et les bétons recyclés concassés offrent des caractéristiques physiques précieuses pour la consolidation des sols, notamment en termes de drainage contrôlé, de portance et de résistance mécanique. Combinés à la végétalisation ciblée, ces matériaux renforcent la cohésion du sol tout en favorisant une revégétalisation stable et durable.

Dans le deuxième chapitre, nous avons détaillé l'approche expérimentale adoptée, depuis la préparation du terrain jusqu'à l'installation manuelle des pneus remplis et la plantation encadrée des espèces sélectionnées. Le processus a été guidé par des critères d'efficacité, de faisabilité locale, de reproductibilité et de faible coût, en cohérence avec les réalités socio-économiques du milieu.

Le troisième chapitre, a révélé des performances encourageantes : une amélioration notable de la portance du sol stabilisé, une réduction de l'humidité résiduelle en surface, une résistance accrue au poinçonnement, ainsi qu'une bonne croissance végétale. Ces données confirment l'efficacité de la méthode, aussi bien en termes géotechniques qu'environnementaux.

Ainsi, ce mémoire démontre que l'ingénierie civile peut s'ouvrir à des pratiques intelligentes, écologiques et innovantes, intégrant des ressources locales pour répondre à des enjeux techniques et environnementaux urgents. Cette approche, déjà éprouvée dans certains pays asiatiques, prouve son applicabilité dans le contexte africain, en particulier à Butembo, en apportant une solution viable aux contraintes de terrain et aux faibles ressources disponibles.

49

Nous recommandons vivement de poursuivre cette dynamique par des études à plus grande échelle, avec des essais en laboratoire pour affiner les propriétés mécaniques et environnementales des mélanges sol-déchet-végétation. Ce travail constitue une contribution significative à la stabilisation écologique des sols, et ouvre la voie à des politiques d'aménagement plus vertueuses et intégrées.

50

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53

ANNEXES

1. A-1

Figure 20 : Carte administrative du quartier de l'Evêché

54

2. A-2 : Croissance progressive du vétiver en photo (Jour 1, 5, 14, 21,31)

Figure 21 : Jour 1 après plantation du vétiver

Figure 22: Jour 5 après plantation du vétiver

55

Figure 23 : : Jour 14 après plantation du vétiver

Figure 24 : : Jour 21 après plantation du vétiver

56

Figure 25 : : Jour 31 après plantation du vétiver

3. A-3 : MODÉLISATION MATHÉMATIQUE ET GÉOTECHNIQUE DE LA STABILISATION D'UNE PARCELLE DE 625 m² PAR PNEUS, VÉTIVER ET

PAPYRUS

Problématique

Dans un contexte géotechnique urbain contraint, il est nécessaire de stabiliser durablement une parcelle de 625 m² présentant des caractéristiques marécageuses. L'objectif de cette annexe est d'évaluer, par une approche mathématique rigoureuse, la performance d'un système combiné intégrant des pneus usagés de 65 cm de diamètre disposés en quinconce, ainsi que des plantations de Vétiver et de Papyrus. Cette méthode vise à améliorer la portance, la cohésion racinaire, le drainage biologique et la résilience hydrique du sol.

57

58

où:

· k,.(x, y) représente la perméabilité induite par les racines

· h(x, y) est la hauteur locale de la nappe phréatique

Une répartition homogène de k_r. , liée à la densité racinaire, assure une meilleure évacuation de l'eau stagnante et réduit les risques de sursaturation du sol.

4. Évolution temporelle de la portance

La dynamique de la portance P(t) en fonction du temps est modélisée par :

a
· Mt) --R
·S(t)

avec :

· R(t) : taux de développement racinaire

· S(t) : taux de saturation hydrique

· a,,(3 : coefficients empiriques déterminés expérimentalement

Cette équation permet de prévoir l'évolution de la partance en fonction de la croissance végétale et des conditions hydriques.

5. Gradient de contrainte et homogénéité du sol

L'homogénéité mécanique du sol est évaluée parle gradient du champ de contrainte a :

q o- re96 817 dem)
¹1Sx^}W S_

Un gradient proche de zéro indique une répartition uniforme des efforts internes, favorisée par l'empilement régulier des pneus.

6. Résistance latérale des structures en pneus

La poussée latérale supportée par les empilements de pneus est estimée â l'aide de la relation suivante :

Fisc - y H
· K_R
· A où:

· -y : poids volumique du sol (kN/m³)

· H : hauteur d'empilement (m)

· K : coefficient de poussée active

· A : surface en contact avec le sol

Cette configuration assure une bonne stabilité latérale, même en présence de sollicitations hydriques.

59

L'intégration des pneus usagés en quinconce combinée à l'utilisation de plantes à racines profondes telles que le Vétiver et le Papyrus constitue une solution de stabilisation innovante, économique et durable. La modélisation mathématique par dérivées, intégrales et gradients valide l'efficacité du système sur les plans mécanique et hydraulique. Ce dispositif hybride répond ainsi aux exigences de stabilisation en milieux marécageux et urbains contraints, tout en offrant une alternative écologique aux méthodes conventionnelles.