THESE DE DOCTORAT Propriétés géomécaniques des basaltes en

UNIVERSITÉ CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR
Ecole Doctorale : Physique - Chimie - Sciences de la Terre, de l’Univers et de l’Ingénieur
_____________________
Faculté des Sciences et Techniques
Année : 2011/2012 N° d’ordre : 008/FST/2012
THESE DE DOCTORAT
Spécialité : Géomécanique - Mécanique des roches
Présentée par :
Déthié SARR
Propriétés géomécaniques des basaltes en pillow du
supergroupe de Mako et des roches grésopélitiques de
Ségou (boutonnière de Kédougou-Kéniéba) au Sénégal
Soutenue le 03 janvier 2012 devant le jury composé de :
Président Dinna P. DIALLO Maitre de Conférences, Université de Cheikh Anta Diop
Rapporteurs Yves BERTHAUD Professeur, Université de Paris VI / ENS Cachan
M. Fadel NIANG Maitre de Conférences , Université de Thiès
Examinateurs
Pape M. NDIAYE Maitre de Conférences, Université de Cheikh Anta Diop
Mamadou GUEYE Maitre-Assistant, Université de Cheikh Anta Diop
Directeurs de thèse
Meissa FALL Maitre de Conférences, Université de Thiès
Papa Malick NGOM Maitre de Conférences, Université de Cheikh Anta Diop
Invité Mapathé NDIAYE Assistant, Université de Thiès

Avant Propos
Ce travail arrivé à terme, je tiens à remercier tous ceux, qui de près ou de loin ont participé à
l’élaboration de ce document.
Tout d’abord, je tiens à remercier le Professeur Meissa FALL, Directeur de l’UFR des
Sciences de l’ingénieur de l’Université de Thiès (UFR SI/UT), qui a pris l’engagement de
guider mes pas dans la recherche depuis l’initiation jusqu’à ce jour. Je le remercie pour
n’avoir ménagé aucun effort pour la réussite de ce travail de recherches. Je le remercie
également pour avoir forgé en moi le sens de la responsabilité et de la rigueur scientifique
mais aussi pour sa disponibilité et le suivi quotidien de mes travaux de recherches durant
toutes ces trois années de thèse.
Mes remerciements vont aussi au Professeur Papa Malick Ngom, enseignant-chercheur au
département de Géologie de l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar. En plus d’avoir accepté
de Co-encadrer cette thèse, il a toujours suivi avec attention mes pas dans la recherche et m’a
fait bénéficier de son expérience et de ses connaissances. Je tiens à le remercier pour les
corrections, les conseils et le sens de la méthode qu’il a mis en ma modeste personne.
Je remercie également le Professeur Dina Pathé Diallo, responsable de la formation doctorale
Pétrologie-Géochimie-Métallogénie- pour m’avoir fait profiter de son expérience de terrain.
Je le remercie également pour avoir accepté de m’accueillir au Laboratoire de Pétrologie et
Métallogénie de l’UCAD, mais aussi pour avoir pris la responsabilité de présider le Jury de
soutenance.
J’exprime ma gratitude à l’égard du Professeur Yves Berthaud de l’Université Paris VI et de
l’ENS de Cachan pour avoir accepté d’être rapporteur de cette thèse.
Je tiens aussi à exprimer ma reconnaissance au Professeur M. Fadel Niang, directeur de
l’Institut Universitaire de Technologie de l’Université de Thiès (IUT/UT) pour avoir accepter
d’être rapporteur de cette thèse.
Je tiens à exprimer aussi ma gratitude au Dr. Mamadou Guèye Maître-assistant et
Enseignant-chercheur à l’IST (FST/UCAD), et au Professeur Pape Moussa NDIAYE
Enseignant-chercheur au département de Géologie de l’Université Cheikh Anta Diop de
Dakar pour m’avoir fait profiter de leurs connaissances en Géologie structurale mais
également pour leurs conseils et suggestions, en plus d’accepter de participer à ce jury comme
examinateurs.
Je remercie aussi le Dr. Mapathé Ndiaye, vice-directeur de l’UFR des Sciences de l’Ingénieur
pour ses conseils et son appui pour la réalisation de ce travail. Je le remercie aussi pour avoir
accepté de participer à ce Jury.
Mes remerciements vont aussi à l’encontre du Dr. Edmond Dioh, Chef du Département de
Géologie de l’IFAN Cheikh Anta Diop de l’UCAD, pour avoir accepté de m’accueillir dans
son laboratoire de lames minces.
J’exprime aussi mes vives reconnaissances à Monsieur Amsata Thiam, Directeur technique
de SENBUS Industries sa pour s’être occupé d’une bonne partie de la confection des
éprouvettes de roches.

J’exprime ma gratitude au Dr. Samba Cissokho et au Dr. Fofana enseignants chercheurs au
Département de Géologie de l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar pour m’avoir fait
bénéficier de leurs expériences. Je les remercie également pour leurs conseils et soutiens.
A Monsieur Mohamadane Diène, enseignant à l’IST, je dirai tout simplement merci.
Mes remerciements les plus sincères vont à l’encontre de Messieurs Samsidine Niang,
Racine Kane et Aliou Sarr pour leurs appuis dans la récupération et le transport des
échantillons depuis le Sénégal Oriental.
J’exprime ma sincère reconnaissance à Monsieur Samba Sow mécanicien, qui a beaucoup
participé à la confection des moules.
Je tiens aussi à remercier Monsieur Abdou Khadre Pouye, Infographe à l’UFR des Sciences
de l’Ingénieur de l’Université de Thiès pour avoir activement participé à la réalisation des
croquis. Je le remercie pour le temps précieux que je lui ai pris.
J’exprime mes vives reconnaissances au commissaire Mamour Seck de la police de Ségou du
Sénégal pour son assistance et son soutient. Il a eu à s’occuper de la récupération des
échantillons et à les acheminer jusqu’à Kédougou.
Je remercie également les habitants de Mako et environ mais aussi ceux de Dindéfello et
environ pour leur hospitalité.

Liste des Symboles
f : fréquence des joints
θ : est l’angle entre le plan moyen des discontinuités et la scanline
x : distances réelles
n
0
: le nombre de discontinuités dans une fenêtre d’observation
n
1
: le nombre de discontinuités à une extrémité visible dans une fenêtre
n : nombre total de discontinuités
n
2
: nombre de discontinuités traversant une fenêtre
u : largeur de la fenêtre
h : hauteur de la fenêtre
l : la persistance
f : la fréquence des discontinuités
l
i
: la persistance d’une discontinuité unitaire
A : la surface d’observation
α : l’angle d’observation
−
V
: le volume moyen de la discontinuité
S
moy
: est la surface moyenne de la discontinuité
L : la hauteur de la discontinuité
−
l
: la persistance moyenne des discontinuités
RQD : Rock Quality Designation
RSR : Rock Structure Rating
J
n
: le nombre de familles de discontinuités
J
a
: caractérise l’altération des épontes des discontinuités
J
w
: quantifie les contraintes hydrauliques
SRF : le Stress Rating Factor « Facteur de Réduction des Contraintes »
J
v
: la densité des joints
J
n
: la somme des discontinuités du massif rocheux
J
r
: définit la rugosité de la roche

J
a
: degré d’altération de la roche
J
w
: le facteur de réduction hydraulique
RMR : Rock Mass Rock
GSI : Geological Strength Index
SCR : Surface Condition Rating
SR : Structure Rating
J
v
: densité des joints
V
p
: vitesse de l’onde P
V
s
: celle de l’onde S
µ et λ : sont les coefficients de Lamé
ρ : est la masse volumique de la roche
σ
1
: contrainte principale majeure
σ
2
: contrainte principale moyenne
σ
3
: contrainte principale mineure
σ
n
: contrainte normale
ε
n
: déformation normale
ε
m
: valeur limite de la déformation
ε
t
: déformation totale
ε
r
: déformation de la matrice rocheuse
ε
j
: déformation des joints
K
n
: raideur normale
K
s
: module tangentiel
∆ε
j
: la fermeture du joint
σ
i
est la contrainte initiale
φ
u
: l’angle de frottement entre les épontes des discontinuités,
i : l’angle d’inclinaison des aspérités
φ
eff.
= (φ
u
+i) : l’angle de frottement effectif de la discontinuité
VER : Volume Elémentaire Représentatif
V
L
: vitesses soniques de l’onde longitudinale