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Conventional impervious pavements have replaced natural soils due to the rapid growth of urbanization, which causes irregularities in the natural ecosystem and water evaporation and makes stormwater management complicated. In addition, these pavements usually have a dark surface and high thermal inertia. During the summer, they tend to absorb and store solar radiation and cancel out cooling by evaporation. These pavements cause a variety of urban problems, including urban heat islands and urban flooding. Pervious concrete (PC) is a special type of concrete with a highly interconnected pore structure. The porous structure and interconnectedness of the pores allow for efficient drainage of water through its matrix and can provide sustainable drainage solutions. The replacement of conventional pavements with PC pavements therefore has great potential for modernization and environmental sustainability, and simultaneously contributes to mitigating urban flooding and urban heat islands via evaporative cooling. The main objective of this thesis is to study the thermal behavior of PC and to measure and quantify its cooling performance in order to reduce urban heat island effects. The thesis is separated in two parts, the first one is composed of 3 review papers which aim to examine in a synthetic way the recent research advances concerning the mechanical, hydraulic and thermal properties of cool pavements. Models have been established to accurately predict the fundamental properties of PC such as density, permeability and mechanical strength. The second part is also composed of 3 papers that aim to understand the factors that influence the evaporation rate of permeable pavements and to study the thermal behavior of PC in dry and wet conditions via an analytical and experimental study. An innovative experimental bench has been designed and set up at Polytech Clermont-Ferrand. This bench is equipped with several devices allowing to study the thermal behavior of permeable pavements in dry and wet conditions under controlled climatic conditions in laboratory.; Les chaussées imperméables conventionnelles ont remplacé les sols naturels en raison de la croissance rapide de l'urbanisation, ce qui entraîne des irrégularités dans l'écosystème naturel et l'évaporation de l'eau et rend la gestion des eaux pluviales compliquée. De plus, ces chaussées ont généralement une surface sombre et une grande inertie thermique. Pendant l'été, elles ont tendance à absorber et à stocker le rayonnement solaire et empêchent le refroidissement par évaporation. Ces chaussées engendrent divers problèmes, notamment les îlots de chaleur urbains et les inondations. Le béton drainant (BD) est un type particulier de béton dont la structure des pores est fortement interconnectée. La structure poreuse et l'interconnexion des pores permettent un drainage efficace de l'eau à travers sa matrice et peuvent offrir des solutions de drainage durables. Le remplacement des chaussées conventionnelles par des chaussées en BD présente donc un grand potentiel pour la modernisation et la durabilité environnementale, et contribuent simultanément à limiter les inondations urbaines et à atténuer les ilots de chaleur urbains via le refroidissement par évaporation. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le comportement thermique du BD, de mesurer et de quantifier son pouvoir rafraichissant afin de réduire les effets d’ilots de chaleurs urbains. La thèse est constituée de deux parties dont la première est composée de 3 articles de revue qui visent à examiner de manière synthétique les avancées récentes de la recherche concernant les propriétés mécaniques, hydrauliques du BD ainsi que les propriétés thermiques des chaussées rafraichissantes. Des modèles ont été établis afin de prédire avec précision les propriétés fondamentales du BD telles que la densité, la perméabilité et la résistance mécanique. La deuxième partie est composée également de 3 articles qui visent à comprendre les facteurs qui influent sur le taux d’évaporation des revêtements perméables et d’étudier le comportement thermique du BD en condition sèche et humide via une étude analytique et expérimentale. Un dispositif expérimental innovant a été conçu et mis en place au laboratoire. Ce dispositif est équipé de plusieurs appareils permettant d’étudier le comportement thermique des revêtements perméables en condition sèche et humide dans des conditions climatiques contrôlées en laboratoire.

Issue: - Comment définie-t-on les milieux poreux? - Comment les caractérise-t-on? - Quelle est l’influence de la mouillabilité et de la pression capillaire sur la répartition des fluides? Contents: - Porosité, perméabilité, tortuosité et saturation en fluides - Loi de Darcy - Mouillabilité et pression capillaire - L’eau dans les milieux poreux

The research presented in this thesis seeks to examine and understand the mechanism of fire spalling role played by the external compressive loading during heating. Concrete cube (200 x 200 x 200 mm3) and slab (800 x 800 x 100 mm3) specimens made with CEM II and CEM III cements (B40-II and B40-III: fc28days ≈ 40 MPa) were exposed to ISO 834-1 fire curve under different levels of external uniaxial (for cube) and biaxial (for slab) compressive stress. Additionally, the effect of external compressive loading (confining pressure and uniaxial load) on the residual gas permeability of concretes have been investigated. In order to better analyse the experimental results and to provide more insight into the mechanism behind the fire spalling behaviour of concrete, numerical computations were carried out by using the existing thermo-mechanical model implemented in a finite element code CAST3M. The experimental results have clearly shown that the loaded specimens (uniaxial and biaxial) are more prone to spalling than unloaded specimens, with increasing amounts of spalling for higher values of applied compressive stress. Part of the tests, but not all have shown that B40-II (3% of slag) exhibited higher spalling than the B40-III (43% of slag).From this study on two ordinary concretes, it highlights that a certain level of external compressive stress (uniaxial or biaxial) was necessary to induce spalling. A possibility is that the applied compressive stress prevents the creation of cracks naturally due to thermal mismatch between cement paste and aggregates and thermal gradients. For unloaded specimen, the creation of cracks increases the permeability and naturally prevents the pore pressure to exceed a value that favours spalling.During a real fire, concrete structural members are always loaded or restrained. The presence of compressive loading during heating significantly increases the compressive stress (decreases the tensile stress) and the magnitude of pore pressure, which increase the risk of fire spalling. Then, the applied compressive stress is a very important key factor that the fire resistance design of concrete structures should take into account when considering spalling. Hence, it is recommended that the fire spalling test should not be carried out only on unloaded specimens, especially for the ordinary concrete.; La recherche présentée dans cette thèse vise à examiner le mécanisme d’écaillage des bétons exposés au feu et comprendre l’influence du chargement mécanique appliqué en compression durant le chauffage. Des cubes (200 x 200 x 200 mm3) et des dalles (800 x 800 x 100 mm3) de béton fabriqués avec des ciments CEM II et CEM III (B40-II et B40-III: fc28days ≈ 40 MPa) ont été exposés à un feu ISO 834-1 sous différents niveaux de chargement uniaxial (cubes) et biaxial (dalles). En outre, l'effet du chargement mécanique (pression de confinement et charge uniaxiale) sur la perméabilité résiduelle au gaz a été étudié. Afin de mieux analyser les résultats expérimentaux et comprendre les mécanismes à l’origine de l'écaillage, des calculs numériques ont été réalisés en utilisant un modèle thermo-mécanique du code aux éléments finis CAST3M. Les résultats expérimentaux ont clairement montré que les éprouvettes chargées (uniaxial et biaxial) présentent un risque d’écaillage plus important que les éprouvettes non chargées. L’écaillage augmente avec le niveau de contrainte appliquée. Une partie des essais mais pas tous, ont montré que le B40-II (3% de laitier) présente un écaillage plus important que celui du béton B40-III (43% de laitiers).À partir de cette étude sur deux bétons ordinaires, il peut être mis en évidence qu'un certain niveau de contrainte de compression externe (uniaxiale ou biaxiale) est nécessaire pour induire l'écaillage du béton ordinaire. Les pressions des pores se combine avec les contraintes thermiques dûes aux gradients thermiques. Les contraintes de compression appliquées empêchent la création de certaines fissures générées par l'incompatibilité des déformations thermiques de la pâte de ciment et des granulats et des gradients thermiques. Pour l'échantillon non chargé, la création de fissures augmente la perméabilité et empêche naturellement le développement des pressions de pores.Pendant un feu réel, les membres structurels en béton sont toujours chargés ou retenus. La présence d'un chargement compressif pendant le chauffage augmente considérablement le stress de compression (diminue le stress de traction) et la grandeur de la pression des pores, ce qui augmente le risque d'écaillage. Ensuite, le stress compressif appliqué est un facteur clé très important que la conception de la résistance au feu des structures en béton devrait prendre en compte lors de l'écaillage. Par conséquent, il est recommandé que les essais d'écaillage ne soient pas effectués uniquement sur des échantillons non chargés.

The research presented in this thesis seeks to examine and understand the mechanism of fire spalling role played by the external compressive loading during heating. Concrete cube (200 x 200 x 200 mm3) and slab (800 x 800 x 100 mm3) specimens made with CEM II and CEM III cements (B40-II and B40-III: fc28days ≈ 40 MPa) were exposed to ISO 834-1 fire curve under different levels of external uniaxial (for cube) and biaxial (for slab) compressive stress. Additionally, the effect of external compressive loading (confining pressure and uniaxial load) on the residual gas permeability of concretes have been investigated. In order to better analyse the experimental results and to provide more insight into the mechanism behind the fire spalling behaviour of concrete, numerical computations were carried out by using the existing thermo-mechanical model implemented in a finite element code CAST3M. The experimental results have clearly shown that the loaded specimens (uniaxial and biaxial) are more prone to spalling than unloaded specimens, with increasing amounts of spalling for higher values of applied compressive stress. Part of the tests, but not all have shown that B40-II (3% of slag) exhibited higher spalling than the B40-III (43% of slag).From this study on two ordinary concretes, it highlights that a certain level of external compressive stress (uniaxial or biaxial) was necessary to induce spalling. A possibility is that the applied compressive stress prevents the creation of cracks naturally due to thermal mismatch between cement paste and aggregates and thermal gradients. For unloaded specimen, the creation of cracks increases the permeability and naturally prevents the pore pressure to exceed a value that favours spalling.During a real fire, concrete structural members are always loaded or restrained. The presence of compressive loading during heating significantly increases the compressive stress (decreases the tensile stress) and the magnitude of pore pressure, which increase the risk of fire spalling. Then, the applied compressive stress is a very important key factor that the fire resistance design of concrete structures should take into account when considering spalling. Hence, it is recommended that the fire spalling test should not be carried out only on unloaded specimens, especially for the ordinary concrete.; La recherche présentée dans cette thèse vise à examiner le mécanisme d’écaillage des bétons exposés au feu et comprendre l’influence du chargement mécanique appliqué en compression durant le chauffage. Des cubes (200 x 200 x 200 mm3) et des dalles (800 x 800 x 100 mm3) de béton fabriqués avec des ciments CEM II et CEM III (B40-II et B40-III: fc28days ≈ 40 MPa) ont été exposés à un feu ISO 834-1 sous différents niveaux de chargement uniaxial (cubes) et biaxial (dalles). En outre, l'effet du chargement mécanique (pression de confinement et charge uniaxiale) sur la perméabilité résiduelle au gaz a été étudié. Afin de mieux analyser les résultats expérimentaux et comprendre les mécanismes à l’origine de l'écaillage, des calculs numériques ont été réalisés en utilisant un modèle thermo-mécanique du code aux éléments finis CAST3M. Les résultats expérimentaux ont clairement montré que les éprouvettes chargées (uniaxial et biaxial) présentent un risque d’écaillage plus important que les éprouvettes non chargées. L’écaillage augmente avec le niveau de contrainte appliquée. Une partie des essais mais pas tous, ont montré que le B40-II (3% de laitier) présente un écaillage plus important que celui du béton B40-III (43% de laitiers).À partir de cette étude sur deux bétons ordinaires, il peut être mis en évidence qu'un certain niveau de contrainte de compression externe (uniaxiale ou biaxiale) est nécessaire pour induire l'écaillage du béton ordinaire. Les pressions des pores se combine avec les contraintes thermiques dûes aux gradients thermiques. Les contraintes de compression appliquées empêchent la création de certaines fissures générées par l'incompatibilité des déformations thermiques de la pâte de ciment et des granulats et des gradients thermiques. Pour l'échantillon non chargé, la création de fissures augmente la perméabilité et empêche naturellement le développement des pressions de pores.Pendant un feu réel, les membres structurels en béton sont toujours chargés ou retenus. La présence d'un chargement compressif pendant le chauffage augmente considérablement le stress de compression (diminue le stress de traction) et la grandeur de la pression des pores, ce qui augmente le risque d'écaillage. Ensuite, le stress compressif appliqué est un facteur clé très important que la conception de la résistance au feu des structures en béton devrait prendre en compte lors de l'écaillage. Par conséquent, il est recommandé que les essais d'écaillage ne soient pas effectués uniquement sur des échantillons non chargés.

Soil improvement initially has been used as an economical solution to make soil constructible, particularly in the context of deep foundation methods using piles. There has been growing interest to improve understanding of the behavior of soil-mixing and jet-grouting material, which consist of mixing the soil in place with a hydraulic binder in order to form columns or panels of "soilcrete". In recent decades, these special foundations have had a great success in the United States, Japan and the Scandinavian countries. In Europe, the environmental consciousness and the ongoing trend to reuse existing material to reduce cost of construction are driving companies to contribute to the technological development of this discipline. Some mixing processes now seem to be sophisticated enough to provide structural elements such as foundations and supports.Unlike prefabricated materials, it is difficult to predict the properties of the material obtained through deep soil mixing due to uncertainties related to soil heterogeneity, environmental conditions and the quality of mixing on site. The objective of the thesis work is to address this need for prediction and performantial reliability of soilcrete by studying the influence of the formulation parameters on the physical and mechanical properties of the material. The high quantities of mixing water necessary to obtain a BAP consistency and the small particle size of the soil limit the mechanical properties of the soilscretes and as a consequence, are particularly sensitive to desiccation shrinkage. Besides, the high porosity of these materials also makes them more vulnerable to chemical aggressions. The ultimate objective of the research is to determine parameters for a better visibility of the lifetime of concrete structures in the soil.The approach tested in the laboratory consists of studying different soilcretes composed of "artificial" soils, CEM III / C cement and with a constant W/C ratio. The parametric study reveals a proportion by volume of clay in the soil beyond which the resistance decreases and thus the stiffness of the material can be problematic for some structural uses. The increase in resistance and the associated stiffness of the soilcrete by increasing the cement dosage is also quantified. The results show that the damage by mechanical load depends mostly on the cement dosage. From the experimental results, mathematical relations are proposed for the dimensioning phase. Various tests of accelerated aging help define thresholds for the indicators of durability (porosity and water permeability). The analysis of the microstructure of the material also shows the importance of the paste-aggregate interface and made it possible to identify some mechanisms of degradation in relation to the exposure conditions. To conclude, this work is finalised by a study of the behavior at high temperature.; L'amélioration des sols est à l'origine une solution économique pour rendre un sol constructible, notamment par rapport aux méthodes de fondations profondes utilisant des pieux. L'amélioration de la compréhension du comportement du matériau provenant de soil-mixing ou jet-grouting connait un intérêt grandissant. Ces deux procédés consistent à mélanger le sol en place avec un liant hydraulique afin de former des colonnes ou des panneaux en "béton de sol". Les fondations spéciales ont connu ces dernières décennies un franc succès aux États-Unis, au Japon et dans les pays Scandinaves. En Europe les nouvelles priorités, pour la plupart liées à l'environnement, au coût de la construction et à la valorisation des matériaux encouragent les industriels à contribuer au développement technologique de la discipline. Certains procédés de mélange paraissent désormais suffisamment sophistiqués pour assurer la réalisation d'éléments structuraux tels que les fondations et les soutènements.Contrairement aux matériaux préfabriqués, à cause des incertitudes liées à l'hétérogénéité des sols, aux conditions environnementales et à la qualité du malaxage sur chantier, il reste toutefois difficile de prédire les propriétés du matériau obtenu. Un manque de règles et de recommandations semble également assez flagrant. Pour répondre au besoin de prédiction et de fiabilisation performantielle des bétons de sol l'objectif des travaux de thèse était donc d'étudier l'influence des paramètres de formulation sur les propriétés physiques et mécaniques du matériau. Les fortes quantités d'eau de gâchage nécessaires à l'obtention d'une consistance de BAP et la faible granulométrie des sols limitent les caractéristiques mécaniques de ces bétons. De par leur composition, les bétons de sol sont donc particulièrement sensibles au retrait de dessiccation et l'importante porosité de ces matériaux les aussi rend plus vulnérables aux agressions chimiques. L’objectif ultime des travaux de recherche était donc de déterminer des paramètres pour une meilleure visibilité de la durée de vie des ouvrages en béton de sol.L'approche béton suivie au laboratoire a consisté à étudier différents bétons de sol composés de sols "artificiels", d'un ciment CEM III/C, et avec un rapport E/C efficace constant. L'étude paramétrique met en évidence un pourcentage volumique d’argile dans le sol au-delà duquel la résistance diminue et la rigidité du matériau peut poser problème pour certaines utilisations structurelles. Les gains de résistance et de rigidité associés à l'augmentation du dosage en ciment sont également quantifiés. Les résultats montrent que l'endommagement par chargement mécanique dépend surtout du dosage en ciment. À partir des résultats expérimentaux, des relations mathématiques sont proposées pour la phase de dimensionnement. Divers essais de vieillissement accéléré permettent de définir des seuils pour les indicateurs de durabilité (porosité et la perméabilité à l'eau). L'analyse de la microstructure du matériau montre aussi l'importance de l'interface pâte-granulat et a permis d'identifier certains mécanismes de dégradation en lien avec les conditions d'exposition. Enfin, ce travail est complété par une étude du comportement à haute température.

This work of thesis focuses on the identification of the petrophysical and transfer properties of rocks originating from a tight sandstone reservoir in North Africa operated by ENGIE EPI. It needs to identify the links between the transfer properties, poro-mechanical properties, sensitivity to mechanical loading or water saturation, and some indications such as porosity, pore size distribution, intrinsic permeability, petrographic features etc. The aim is to predict the behavior of materials that are different from those that studied in this thesis by using the “easily” accessible input data, providing tools for evaluating the quality of a new reservoir without passing through an exhaustive, long and expensive characterization of the material forming this reservoir.; Ce travail de thèse consiste à identifier les propriétés pétrophysiques et de transfert de roches provenant d’un réservoir de grès « tight » en Afrique du nord exploité par ENGIE EPI. Il s’agit d’identifier les liens entre les propriétés de transfert, les propriétés poro-mécanique, la sensibilité au chargement mécanique ou à la saturation en eau, et quelques indicateurs comme la porosité, la distribution des tailles de pores, la perméabilité intrinsèque, les caractéristiques pétrographiques etc. Le but est de pouvoir prédire le comportement de matériaux différents de ceux étudiés dans cette thèse, en utilisant des données d’entrée « facilement » accessibles, fournissant ainsi des outils permettant d’évaluer la qualité d’un nouveau réservoir sans passer par une caractérisation exhaustive, longue et couteuse du matériau constituant ce réservoir

The permeability of various volcanic materials is an essential parameter governing the explosive behaviour of volcanic systems, as well as being important in many other scientific and industrial applications in environments where fluid flow is a major concern. Combining experimental rock deformation methods with field measurements, numerical modelling, and systematic analyses of rock microstructure, this work explores the complexities involved in the formation and destruction of porous networks in magma and volcanic rocks, addressing how permeability can evolve in volcanic systems. Competition between dilatant processes (which increase porosity) and compactant processes (which decrease porosity) influences the fluid transport properties both in the conduit-dwelling magma and in solidified edifice rock. These processes include (but are not limited to) vesiculation and bubble growth in the conduit, fracture and compaction of magma, post-emplacement thermal or mechanical fracturing, strain-induced deformation, and viscous sintering.; La perméabilité est une propriété essentielle notamment pour déterminer la nature explosive des volcans, ainsi que pour de nombreuses autres applications scientifiques et industrielles dans les environnements où l'écoulement du fluide est une préoccupation majeure. Combinant des méthodes expérimentales de déformation des roches en laboratoire, des approches de terrain, de la modélisation numérique, et des analyses systématiques de microstructure, ce travail a mis en évidence le caractère complexe de la formation et la destruction des réseaux poreux dans le magma et des roches volcaniques. La compétition entre les processus dilatants (qui augmentent la porosité) et compactants (qui la diminuent) exerce une influence sur les propriétés de transport des fluides à la fois dans le magma et dans la roche volcanique solidifiée. Ces processus incluent la vésiculation et la croissance des bulles dans le conduit, la rupture et la compression du magma, la fracturation issue du refroidissement et fracturation induite par le transport, ainsi que la déformation pendant ou après la mise en place des matériaux, et la densification par frittage.

Characterization of the shaly sand reservoirs by well log data is a practical way of reservoirdescriptions in the oil fields. During the last few years several studies were conducted in thefield of petroleum engineering by applying artificial intelligence. This work represents apetrophysical-based method that uses well loggings and core plug data to predict well log datarecorded at depth in shaly sand reservoir of the Triassic Formation in Hassi R’Mel field(Algerian Sahara). In the study of oil reservoirs, the prediction of absolute permeability is afundamental key in reservoir descriptions which has a direct impact on, amongst others,effective completion designs, successful water injection programs and more efficient reservoirmanagement. The Triassic Formations of the Hassi R’Mel field are composed of sandstonesand shaly sand with dolomite. Logs from the 10 wells are the starting point for the reservoircharacterization. This work presents a hybrid neuro-fuzzy model based on the use of well logdata in porosity and permeability estimation. A fuzzy logic approach is used to calibrate thecalculated permeability and core permeability and neural network was developed in thismodel based on data available in the field. Fuzzy analysis is based on fuzzy logic and is usedto get the best related well logs with core porosity and permeability data. Neural network isused as a nonlinear regression method to develop transformation between the selected welllogs and core measurements. Porosity and permeability are predicted in these wells using thelinear regression and multilayer perceptron models are constructed. Their reliabilities arecompared using regression coefficients for predictions in uncored sections. This method ofintelligent technique is used as a powerful tool for reservoir properties estimation from welllogs in oil and natural gas development projects.; La caractérisation des réservoirs argilo-gréseux par les données de diagraphies est un moyenpratique de la description des réservoirs dans les champs pétroliers. Au cours des dernièresannées, plusieurs études ont été menées dans le domaine de l'ingénierie pétrolière enappliquant l'intelligence artificielle. Ce travail représente une méthode basée sur lapétrophysique qui utilise des diagraphies de puits et des données de modules de base pourprédire et enregistrer les données en profondeur dans les réservoirs argilo-gréseux de laformation du Trias dans le champ de Hassi R'Mel (Sahara algérien).Dans l'étude des gisements de pétrole, la prédiction de la perméabilité absolue et de laporosité est un élément fondamental dans les descriptions de réservoirs ayant un impact directsur les autres paramètres pétrophysiques, les programmes d'injection d'eau et la bonne gestionde réservoir d’une manière plus efficace. Les formations du Trias du champ de Hassi R’Melsont composées de grès et de sable schisteux avec de la dolomie. Les enregistrementsdiagraphiques de 10 puits de ce champ sont le point de départ pour la caractérisation de sonréservoir. Ce travail présente un modèle hybride "neuro-fuzzy" basé sur l'utilisation desdonnées de diagraphies pour l’estimation de la porosité et de la perméabilité. Une approche dela logique floue (fuzzy logic) est utilisée pour comparer la perméabilité carotte et laperméabilité calculée à partir des réseaux de neurones ainsi que celles de la porosité,développées dans ce modèle sur la base des données disponibles au niveau des puits. Lalogique floue est utilisée pour le choix des meilleurs rapports de forage associés à la porositéet la base de données de perméabilité. Le réseau neuronal est utilisé comme méthode derégression non linéaire pour développer une transformation entre diagraphies de puitssélectionnés et mesures de porosité et de perméabilité. Cette technique de méthodeintelligente est utilisée comme un outil puissant pour l’estimation des propriétés des réservoirsd’après les paramètres diagraphiques et dans les projets de développement pétrolier et de gaznaturel

Fault zones are major discontinuities in sedimentary basins. Understanding their role on fluid migrations is an essential issue to (i) characterize the mechanisms and kinematics of deformation and (ii) to determine the parameters which control the distribution of energetic or mineral resources. This work applies to faulting under a temperature range of 200-250°C, corresponding to that of deeply buried reservoirs as well as potentially seismogenic fault zones. The studied faults are normal faults affecting the “Grès d’Annot” Formation, a Priabonian-Rupelian siliclastic turbidite succession of the Alpine foreland basin. They are located in two distinct areas: the Moutière-Restefond area in the eastern part of the basin and the Estrop area in the western part. Vitrinite reflectance outside fault zones indicates maximal temperatures of 240-260°C at Moutière-Restefond and 170-200°C at Estrop, i.e. burial depths around 8 km and 6 km, respectively, assuming a mean geothermal gradient of 30°C/km. Burial was due to underthrusting below the Embrunais-Ubaye Alpine nappes, the difference in burial between the two areas traducing the westward taper of the nappe front.The studied faults affect alternating arkosic sandstone beds and pelite layers with offsets from centimeters to decameters. Two types of core zones are recognized: (1) the foliated core zones of the Moutière-Restefond area, where deformation dominated by pressure solution and synkinematic phyllosilicate neoformation resulted in a foliated fabric, and (2) the core zones of the Estrop area, characterized by dilatant quartz-mineralized veins and breccia. Fault and host rock petrophysical properties were measured on drill plugs, using the water porosity technique and nitrogen permeability technique under 2 Mpa of confining pressure. In the Moutière-Restefond fault zones, plug axes were oriented in three orthogonal directions corresponding to the main deformation axes (X, Y, Z) of the foliated arkose to characterize the effect of structural anisotropy. In the Estrop fault zones, where deformation does not show equivalent anisotropy, the plug axes were oriented according to the main fault plane orientation (i.e., parallel to azimuth, parallel to dip and normal). In each fault zone, the porosity of fault rocks is equivalent to that of host rocks. In the Moutière-Restefond fault zones, the plugs parallel to the X and Z axes of deformation have a permeability similar to that of the host rocks, whereas permeability parallel to the Y axis (i.e. parallel to the foliation and the main fault plane) is one order of magnitude higher. By contrast, the permeability values in the Estrop fault zones are isotropic and equivalent to the host rock values. This study highlights the importance of various types of deformation mechanisms and related fluid-rock interactions in determining different fault rock types within a similar protolith, ultimately controlling distinct petrophysical properties of fault zones., Les zones de failles constituent des discontinuités majeures dans la croûte supérieure. Ce mémoire s’intéresse aux failles actives à des profondeurs de 5-8 km, i.e. dans des conditions pouvant jouer un rôle important (i) sur le comportement mécanique de de la croûte, en particulier sur son potentiel sismogénique et (ii) sur la compartimentation des réservoirs géologiques profondément enfouis.Les failles étudiées sont des failles normales (rejet jusqu’à 50 mètres) affectant des alternances de bancs de grès arkosiques et de pélites dans les Grès d’Annot, une formation turbiditique d’âge priabonien-rupélien du bassin d’avant-chaine alpin. Les Grès d’Annot ont été enfouis sous les nappes de l’Embrunais-Ubaye peu de temps après leur dépôt et exhumés au Miocène moyen-supérieur. L’étude a été réalisée dans deux secteurs des Alpes de Haute-Provence, (1) le secteur de l’Estrop (chaine des Trois Evéchés, dans la partie occidentale du bassin) et (2) le secteur de Point Vert-Restefond (alentours du col de la Bonette, dans la partie orientale du bassin). La réflectance de la vitrinite dans les Grès d’Annot indique des températures maximales de 160-190°C dans le secteur (1) et de 240-260 °C dans le secteur (2) , soit des profondeurs d’enfouissement de 5-6 km et 8-10 km, respectivement, dans l’hypothèse d’un gradient géothermique moyen de 25-30°C/km. A partir des observations microstructurales, de données d’inclusions de fluides, de modélisations thermodynamiques sur chlorites syncinématiques et des indices de cristallinité de l’illite, on a établi que les failles du secteur (1) ont fonctionné à une température d’environ 200°C pour une pression de 0.6Kbar et celles du secteur (2) dans une gamme de température de 200-220°C et de pression comprise entre 0.6 et 1.1 Kba. L’activité de la faille de Point-Vert a été datée par la méthode 40Ar/39Ar au Miocène inférieur (21 Ma). Ces failles sont interprétées comme associées aux premiers stades du soulèvement résultant de l’activité des chevauchements dans le socle sous-jacent.Deux types principaux de roches de failles caractérisent les failles étudiées. Les brèches dilatantes sont majoritaires dans les zones de failles du secteur (1) alors que les arkoses foliées sont majoritaires dans les zones de failles du secteur (2). Les brèches dilatantes témoignent de mécanismes de déformation dominés par la fracturation transgranulaire et la pression-solution des silicates. Ce dernier mécanisme se manifeste principalement par d’abondantes précipitations cycliques de quartz, les stylolites restant peu développés. Les géométries structurales sont associées à l’activation de plans T de Riedel déterminant l’ouverture de relais extensifs et un régime localement dilatant. Nous associons ce type de roche de faille à une faible pression effective au cours de la déformation.La déformation cisaillante exprimée dans les arkoses foliées témoigne de mécanismes de déformation dominés par (i) la fracturation intragranulaire et transgranulaire, (ii) la pressionsolution/ précipitation des silicates, principalement le quartz, (iii) la néoformation de micas blancs liée à l’altération des feldspaths et (iv) la précipitation de chlorite. Ce travail montre également que les transformations minéralogiques liées aux interactions fluide-roche dans la zone de faille (forte augmentation de la proportion des phyllosilicates au dépend des feldspaths) changent radicalementla composition minéralogique de la roche. Nous associons ce type de roche de faille à une forte pression effective au cours de la déformation.La pétrophysique montre que les brèches de failles (secteur 1) ont une perméabilité isotrope et équivalente à celle du protolithe (10-3mD sous 2 MPa de confinement) tandis que les roches foliées (secteur 2) montrent une augmentation de perméabilité (10-2mD) selon l’axe Y de la déformation, d’un ordre de grandeur supérieure aux perméabilités suivant les axes X et Z et dans la roche hôte (10-3mD). Ce drain préférentiel potentiel est associé à l’orientation des phyllosilicates dans la foliation.

International audience; Depuis l'interdiction de l'amiante dans l'industrie pour sa nocivité, un nouveau matériau à base de la vermiculite apparaît comme un candidat prometteur pour le remplacer pour des applications sévères à haute température (900°C) et à haute pression (200 bars). Pour assurer au mieux sa fonction, le joint d'étanchéité à base de ce nouveau matériau doit avoir une excellente tenue mécanique et une faible perméabilité. Dans cette étude, la prévision du comportement poro-élasto-plastique de ce matériau poreux est proposée. C'est pour cela, et à partir des caractéristiques géométriques et mécaniques de la microstructure que les propriétés macroscopiques du joint sont évaluées, en ayant recours à des méthodes d'homogénéisation, essentielement le schéma proposé par Ponte- Castaneda et Willis.

National audience; Depuis une trentaine d'années, l'exploration des bassins sédimentaires s'est diversifiée. Des travaux portés par des thématiques comme la géothermie, le stockage de CO2 ont optimisé des bases de données déjà existantes et influencé une évolution des approches scientifiques et techniques pour répondre aux questions de potentialité (de stockage et /ou ressources) des réservoirs. Cette évolution impose de plus fortes exigences concernant la " réalité " géologique dans les modèles et une représentation des réservoirs à une plus grande échelle. Jusqu'à ce jour, les modèles destinés aux simulations d'écoulement de fluides postulaient une structure composée de couches géologiques homogènes. Aujourd'hui, nous souhaitons restituer l'hétérogénéité des systèmes en 3D pour aboutir à des modèles géologiques plus réalistes à l'échelle régionale. L'aquifère du Dogger du bassin de Paris est pour le BRGM l'un des chantiers phares. Pour concevoir ce type de modèle, nous déclinons à grande échelle (centaine à plusieurs centaines de kilomètres) une approche développée par les pétroliers, qui travaillent à l'échelle du gisement. Notre méthodologie est basée sur l'intégration de données diverses (contours de la carte géologique, des données de forages, géophysique, paléogéographie) pour réaliser des modèles géométriques basés sur les principes de la stratigraphie séquentielle. Depuis le toit de l'Aalénien jusqu'à l'Oxfordien Inférieur, dix lignes isochrones majeures sont corrélées (d'après Gaumet F., 1997) à partir de plusieurs dizaines à centaines de puits, selon les modèles. Ces lignes sont interpolées en 3D, recalées selon une grille sismique de référence et confrontées au schéma de failles disponible. On obtient ainsi un modèle géométrique dont les couches sédimentaires sont limitées par des surfaces isochrones. Les modèles géométriques maillés obtenus sont ensuite habillés en faciès en intégrant des cartes paléogéographiques (Gaumet, 1997). La potentialité des réservoirs (porosité et perméabilité) est estimée à partir des données de puits, suivant des lois géostatistiques. La variabilité de la porosité est extrapolée au sein de chaque faciès à partir de logs de porosités calculées. La perméabilité est quant à elle déterminée à partir de lois Phi-K, recalculées pour chaque faciès selon des valeurs de couples porosité-perméabilité mesurées sur carottes et extraites des rapports de fin de sondages (Debelmas et al. 2010). Ces modèles ne permettent pas encore d'isoler les effets de diagénèse ou de fracturation. La caractérisation de ces paramètres fait l'objet de travaux de recherche. Des pistes d'intégration de données dynamiques (transmissivité) sont à l'étude, notamment par l'exploitation d'informations issues de doublets géothermiques déjà implantés.

En Algérie, la production des ouvrages en béton armé dans les domaines du bâtiment et des ouvrages d’art est à son apogée. La région ouest où l’on utilise, pour la confection du béton ordinaire, le ciment portland de Béni-Saf de type CEM II/A (85% clinker + 12% pouzzolane naturelle) soulève de plus en plus le problème de la durabilité. Notre étude au laboratoire aborde d’une part la caractérisation microstructurale des matériaux cimentaires, et contribue d’autre part à comprendre le mécanisme de transport en caractérisant nos bétons à l’aide d’indicateurs de durabilité. Un programme expérimental est réalisé sur une formulation éprouvée de béton ordinaire où le rapport E/L varie dans l’intervalle : 0.45, 0.50, 0.55, 0.60 couvrant ainsi les rapports usités dans la réalisation de nos ouvrages. L’étude menée a contribué à une meilleure compréhension du comportement du béton dans un milieu chlorhydrique, et les essais réalisés, nous ont permis de constater la diminution de la porosité en fonction du rapport E/L qui décroît, ce qui est à l’origine d’une augmentation des performances des bétons étudiés. En effet, les propriétés mécaniques du béton fabriqué avec E/L = 0.45 sont conformes aux normes locales et la perméabilité et diffusivité sont les plus faibles par rapport aux autres rapports étudiés.

Structure of milk coagulum related to cheese technology. Coagulum microstructure can be assimilated as a sort of semi-liquid or semi-solid foam made of empty spaces separated by walls where casein micelles are arranged. These walls offer gaps which are opened as a function of clotting parameters especially renneting temperature. Coagulum permeability is partly subordinated to these gaps. It’s possible to assume that coagulum porosity could not be blocked up through a clotting temperature comparatively very high and that impermeability could not result. Problems connected with permeability are subordinated to others parameters that are studied., On peut assimiler la microstructure d’un coagulum de lait écrémé emprésuré à une sorte de mousse semi-liquide ou semi-solide faite de vacuoles laissant entre elles des espaces où les micelles de caséine sont regroupées, formant ainsi des parois. Ces parois présentent des ouvertures d’importance variable selon les paramètres de coagulation et notamment la température d’emprésurage. La perméabilité du coagulum dépend en partie de ces ouvertures. Il n’apparaît pas que la porosité d’un coagulum puisse être fermée, en particulier par suite d’une température d’emprésurage relativement très élevée, ni qu’une imperméabilité puisse en résulter. Les problèmes concernant la perméabilité font intervenir d’autres facteurs qui sont étudiés., Tarodo de la Fnente Blas, Lablée Jean. Microstructure du coagulum laitier et technologie fromagère. In: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 146 n°1, 1993. pp. 57-62.

The present research work deals with the study of hydro-mechanical characteristics of biodegradable waste at laboratory scale and landfill site. After a brief introduction of landfills and final treatment of waste (Ch. 1), physical, mechanical and hydraulic parameters have been defined by analogy with porous media (Ch. 2). The research work presented, on one hand, casts light on the flow properties and, on the other, characterizes mechanical properties of biodegradable waste. Novel laboratory experiments on fresh as well as on biodegraded waste, vis-a-vis compression-permeability of gas, were conducted (Ch. 3). These experiments were aimed at measuring the evolution of gas conductivity as a function of settlement and degree of saturation in leachate, allowing eventually to validate the double porosity model proposed by Stoltz (Thesis 2009) (Ch. 4). Extending on the mechanical properties, a new version of software ISPM - Olivier (Thesis 2003), a modelling tool meant for settlement prediction of waste, has been proposed. The new model, implemented on the study of settlement of two cells in question, served to determine the coefficient of secondary compression by retro-analysis (Ch. 5). Lastly, shear strength of waste extracted by drilling from a landfill, has been characterized as a function of different state parameters (Ch. 6). The latter values hence achieved have been employed for site stability calculations., Cette thèse porte sur l'étude du comportement hydromécanique des déchets biodégradables à deux échelles : au laboratoire et dans les sites de stockage. Après une introduction sur les Installations de Stockage et le traitement final des déchets(Chapt.1), les paramètres physiques, mécaniques et hydrauliques sont définis par analogie avec les milieux granulaires(Chapt.2).Les recherches présentées se rapportent d'une part aux propriétés de transfert et d'autre part aux propriétés mécaniques d'un déchet biodégradable. Des essais originaux de compression-perméabilité au gaz ont été réalisés sur des déchets jeunes et des déchets biodégradés au laboratoire dans le but de mesurer l'évolution de la conductivité au gaz en fonction du tassement et du degré de saturation en lixiviat (Chapt.3). Ces essais permettent de valider le modèle de double porosité proposé par Stoltz (Thèse 2009) (Chapt.4). Dans un deuxième temps, on s'intéresse aux propriétés mécaniques : une nouvelle version du logiciel ISPM est proposée, il s'agit d'un outil de modélisation destiné à la prévision du tassement des déchets -Olivier (Thèse 2003). Ce nouveau modèle appliqué à l'étude du tassement de deux alvéoles en service , a permis par méthode inverse de déterminer le coefficient de compressibilité secondaire de ces déchets (Chapt.5). Enfin, la résistance au cisaillement de déchets biodégradables issus de forages est caractérisée en fonction de différents paramètres d'état (Chapt.6) et ces valeurs sont utilisées pour un calcul de stabilité sur site.

In mountainous area one of the dominant rock weathering processes is crack propagation due to freezing-thawing cycles. This mechanism within a cracked rock matrix was reproduced in laboratory with notched specimens to study its kinetic. Experimental results show that the type of porous network of the rock has a direct ncidence on the stress generated by freezing in a crack., En milieu montagneux, un des processus d'altération prépondérants des massifs fracturés est la propagation du réseau de fissures existant par gel-dégel. Afin d'évaluer la cinétique de ce type d'altération, la génération de contrainte le longd'une fissure artificielle au cours du gel a été étudiée en laboratoire. Les résultats indiquent que le type de réseau poreux de la roche a une incidence directe sur la contrainte générée par le gel dans une fissure.

A promising solution to reduce anthropogenic emissions of greenhouse effect gases consists in the injection and long-term storage of a part of the industrial carbon dioxide discharges in underground formations. These formations must be composed of a reservoir surrounded by tight caprocks, which represent the first barrier preventing fluids migration. The characterization of their confining properties and of their evolution in presence of CO2 is thus a key element regarding a storage site security. This work presents a methodology allowing the measurement of caprocks transport parameters and the consequences of an alteration under representative conditions of deep aquifers storage. This methodology was applied to carbonate rocks from the Paris basin. The breakthrough pressure, the diffusion coefficient of CO2 dissolution products, and the permeability, controlling parameters of leakage mechanisms, were measured before and after alteration of the materials by reaction with a CO2-saturated brine under reservoir thermodynamic conditions (about 80°C and 100 bar). Results revealed a satisfactory global behaviour under these aggressive conditions, but also a strong diminution of the confinement potential in presence of initial structural faults (sealed fractures, large-diameter pores) forming higher-permeability zones. A numeric simulation describing the evolution of a homogeneous rock formation during 1000 years was also realized based on parameters directly measured or obtained by modelling of the alteration experiments. It showed that the transformations brought by the CO2 storage under a rock formation with no initial faults remain very localized spatially, Une solution prometteuse pour diminuer les émissions anthropogéniques de gaz à effet de serre consiste à injecter une partie des rejets industriels de CO2 dans des formations souterraines. Celles-ci comportent un réservoir entouré de roches de couverture, qui constituent la première barrière à la migration des fluides. La caractérisation de leurs propriétés de confinement et de leur évolution en présence de CO2 est donc un élément clé de la sécurité d'un site de stockage. Le travail présenté propose une méthodologie, appliquée ici à des roches carbonatées du bassin parisien, permettant de mesurer les paramètres de transport de roches de couverture et les conséquences d'un vieillissement en conditions représentatives de celles d'un stockage en aquifère profond. La pression de percée, le coefficient de diffusion des produits de dissolution du CO2, et la perméabilité, paramètres contrôlant les principaux mécanismes de fuite, ont été mesurés avant et après altération des matériaux par réaction avec une saumure saturée en CO2 dans des conditions thermodynamiques typiques d'un réservoir (environ 80°C et 100 bar). Les résultats obtenus ont révélé un bon comportement global des roches, mais également une forte diminution du potentiel de confinement en présence de défauts structurels initiaux (fractures rebouchées, pores de grand diamètre...). Une simulation numérique décrivant les évolutions de la formation rocheuse non-fissurée sur une durée de 1000 ans a été réalisée en s'appuyant sur des paramètres mesurés directement ou obtenus par modélisation des essais d'altération. Elle a montré que les transformations engendrées par le stockage de CO2 sous une roche de couverture homogène restent très limitées spatialement

The geological storage of CO² is considered as an attractive option to reduce the greenhouse gas emissions in the atmosphere. CO² is not an inert gas, however. Its dissolution in brine forms a weak acid that has the potential to react with the host rock formation. The induced pores structure modification impacts the flow properties. Thus, to ensure the viability and sustainability of CO² storage, operators need simulations that take into account the specificities of reactive transport. However, the macroscopic coefficients of the reactive transport equation are modified from the values of an inert tracer by surface reactions. These specificities due to mass transfer are currently not considered. Similarly, the permeability-porosity (K-F) relationship is only estimated semi-empirically. The aim of this thesis was to develop a method to obtain the macroscopic coefficients and the K-F laws, by solving the equations governing the pore-scale phenomena. To do this, we used the Pore Network Modelling approach (PNM). The advantage of the PNM is that it explicitly takes into account the pore structure, while conceptualizing the latter to a set of pores and throats whose morphology is simplified into spheres or cylinders for instance. The study is based into two successive upscalings: from local-scale to pore-scale, then from pore-scale to core-scale. The reactive transport problem is solved for basic elements, analytically or numerically. Then, using the solutions previously found at the pore scale, the reactive transport phenomena are treated throughout the network. Our model was validated by observations on micromodels and by a comparison with an acid-induced alteration experiment, En vue de contrôler les émissions de gaz à effet de serre, il est envisagé d'injecter du CO² dans des réservoirs géologiques. Or le CO² n'est pas un gaz inerte. En modifiant la composition chimique de l'eau in situ, il est à l'origine d'interactions roche/fluide. Ces réactions géochimiques impactent les propriétés d'écoulement. Aussi, pour s'assurer de la viabilité et de la pérennité du stockage, les opérateurs ont besoin de simulations tenant compte de ces écoulements réactifs. Cependant les paramètres de l'équation macroscopique de transport utilisée sont affectés par les réactions surfaciques. Or, ces spécificités dues au transfert de masse ne sont pas prises en compte actuellement. De même, la loi perméabilité-porosité (K-F) n'est estimée que semi-empiriquement. Le but de cette thèse a été de développer une méthode pour obtenir les coefficients macroscopiques précédents et les relations K-F, en résolvant les équations gouvernant les phénomènes à l'échelle du pore. Pour ce faire, nous avons utilisé l'approche réseau de pores. L'avantage du modèle réseau est qu'il prend en compte explicitement la structure tout en conceptualisant cette dernière à un ensemble de pores et de canaux à la morphologie simplifiée (sphères, cylindres). L'étude est basée sur deux changements d'échelles successifs : du local au pore, puis du pore à la carotte. Le problème de transport réactif est résolu pour des éléments basiques, analytiquement ou numériquement. Puis, en faisant appel aux solutions précédemment trouvées, le transport réactif est traité sur l'ensemble du réseau. Notre model fut validé par des observations sur micromodèles, puis à l'aide d'une expérience d'altération acide

The geological storage of CO² is considered as an attractive option to reduce the greenhouse gas emissions in the atmosphere. CO² is not an inert gas, however. Its dissolution in brine forms a weak acid that has the potential to react with the host rock formation. The induced pores structure modification impacts the flow properties. Thus, to ensure the viability and sustainability of CO² storage, operators need simulations that take into account the specificities of reactive transport. However, the macroscopic coefficients of the reactive transport equation are modified from the values of an inert tracer by surface reactions. These specificities due to mass transfer are currently not considered. Similarly, the permeability-porosity (K-F) relationship is only estimated semi-empirically. The aim of this thesis was to develop a method to obtain the macroscopic coefficients and the K-F laws, by solving the equations governing the pore-scale phenomena. To do this, we used the Pore Network Modelling approach (PNM). The advantage of the PNM is that it explicitly takes into account the pore structure, while conceptualizing the latter to a set of pores and throats whose morphology is simplified into spheres or cylinders for instance. The study is based into two successive upscalings: from local-scale to pore-scale, then from pore-scale to core-scale. The reactive transport problem is solved for basic elements, analytically or numerically. Then, using the solutions previously found at the pore scale, the reactive transport phenomena are treated throughout the network. Our model was validated by observations on micromodels and by a comparison with an acid-induced alteration experiment; En vue de contrôler les émissions de gaz à effet de serre, il est envisagé d'injecter du CO² dans des réservoirs géologiques. Or le CO² n'est pas un gaz inerte. En modifiant la composition chimique de l'eau in situ, il est à l'origine d'interactions roche/fluide. Ces réactions géochimiques impactent les propriétés d'écoulement. Aussi, pour s'assurer de la viabilité et de la pérennité du stockage, les opérateurs ont besoin de simulations tenant compte de ces écoulements réactifs. Cependant les paramètres de l'équation macroscopique de transport utilisée sont affectés par les réactions surfaciques. Or, ces spécificités dues au transfert de masse ne sont pas prises en compte actuellement. De même, la loi perméabilité-porosité (K-F) n'est estimée que semi-empiriquement. Le but de cette thèse a été de développer une méthode pour obtenir les coefficients macroscopiques précédents et les relations K-F, en résolvant les équations gouvernant les phénomènes à l'échelle du pore. Pour ce faire, nous avons utilisé l'approche réseau de pores. L'avantage du modèle réseau est qu'il prend en compte explicitement la structure tout en conceptualisant cette dernière à un ensemble de pores et de canaux à la morphologie simplifiée (sphères, cylindres). L'étude est basée sur deux changements d'échelles successifs : du local au pore, puis du pore à la carotte. Le problème de transport réactif est résolu pour des éléments basiques, analytiquement ou numériquement. Puis, en faisant appel aux solutions précédemment trouvées, le transport réactif est traité sur l'ensemble du réseau. Notre model fut validé par des observations sur micromodèles, puis à l'aide d'une expérience d'altération acide

International audience; We present here various experiments exploring the links between malleability and pedagogical “intentions”. These experiments demonstrate the difficulty of implementing really suitable digital environments for final users. The use of Web2.0 applications for educational purposes increases that suitability. It is now possible for teacher or learner to develop their own teaching environment with generic and heterogeneous Web 2.0 functionalities. In such environment the challenge for a teacher consists in being able to easily consult the media used by each learner, and exploit his pedagogical intentions. The main goal of our paper is to present an appropriate software we have implemented: the "Personal Teaching Environment" (PTE). We analyze this software through a qualitative analysis and according to Michel Foucault’s concept of heterotopia. This reference clarifies how our software can promote permeable space and social sphere porosity.; Nous présentons ici différentes expérimentations montrant la difficulté pour des utilisateurs finaux (enseignants et apprenants) de s’approprier la malléabilité d’un dispositif numérique de formation dans un cadre réel. Cette appropriation est facilitée si l’on définit ce dispositif dans le cadre élargi du Web 2.0, comme un agglomérat de Blogs hétéroclites, eux-mêmes agglomérant diverses fonctionnalités du Web 2.0. L'artefact que nous avons réalisé, le « Personal Teaching Environment » (PTE) permet l’exploitation pédagogique de cet environnement. Nous analysons cet artefact au moyen d’une enquête qualitative et en le rapprochant de la notion d’hétérotopie propre à Michel Foucault. Ce rapprochement éclaire la possibilité d’accompagner la notion de perméabilité des espaces et de porosité des sphères sociales.

International audience; Le point de départ de notre article est la nécessité de pérennisation des connaissances construites pendant le parcours universitaire pour l'étudiant qui a quitté l'université et la plateforme institutionnelle. Ce constat nous a conduits à étudier la possibilité de lier deux types de dispositifs instrumentalisés (institutionnel et personnel) dans une offre de formation. Pour cela, nous avons mené des investigations d'ordre conceptuel, d'ordre technique et d'ordre pédagogique pour traiter les différents aspects que revêt notre problématique. Ces investigations confirment notre démarche et posent les jalons d'un nouveau champ de recherche sur les Artefacts Malléables et Perméables pour l'enseignement (AMPe).

Ce rapport présente des méthodes de prétraitement, d'analyse statistique et d'interprétation de chroniques hydrogéologiques de massifs peu perméables (argilites) dans le cadre d'études sur le stockage profond de déchets radioactifs. Les séries temporelles analysées sont la pression interstitielle et la pression atmosphérique, en relation avec différents phénomènes (marées terrestres, effet barométrique, évolution de l'excavation des galeries). Les pré-traitements permettent de reconstituer et homogénéiser les chroniques de données en présence de lacunes, aberrations, et pas de temps variables. Les signaux prétraités sont ensuite analysés en vue de caractériser les propriétés hydrauliques du massif peu perméable (emmagasinement spécifique ; porosité effective). Pour cela, on a développé et mis en oeuvre les méthodes d'analyses suivantes (implémentées en Matlab): analyses corrélatoires et spectrales (Fourier) ; analyses ondelettes multirésolution ; enveloppes de signaux aléatoires. Cette méthodologie est appliquée aux données acquises au Laboratoire Souterrain du Consortium International du Mont Terri (Jura Suisse), ainsi qu'à certaines données des Laboratoires Souterrains de Tournemire (Aveyron) et de Meuse / Haute-Marne (ANDRA).

The final properties of the crumb and crust differ according to their heat-moisture dynamics. Compilations of heating and drying rates reported in the literature are discussed and will serve to validate future models of baking. Their impact on the structural elements in dough films and the porous network are discussed, highlighting the lack of data and the need to reproduce these dynamics inside the instrument of analysis. Some roles of the crust setting during the whole baking process are also presented, suggesting further research in this area. Finally, as the region covered by the crust should be defined as a starting point to future studies, definitions proposed in the literature are discussed.

No abstract in english; L'objectif de cette thèse est de déterminer expérimentalement les effets des réactions de dissolution/précipitation de la calcite (CaCO3) en milieux poreux sur les observables géophysiques, à différentes échelles. Elle s'inscrit dans le cadre de la recherche sur le stockage géologique du dioxyde de carbone (CO2). La première partie est consacrée à la conception et la réalisation d'expériences de percolation réactive de fluide riche en CO2 sur des échantillons décimétriques de carbonates, avec suivi en temps réel de la conductivité électrique de la roche et du fluide, du pH du fluide, de la perméabilité de la roche, mesures ponctuelles au cours des expériences de l'alcalinité et de la composition du fluide, et acquisition de profils de vitesses et d'atténuation des ondes sismiques le long de l'échantillon. Ceci, associé à une caractérisation quantitative des échantillons avant et après expérience à différentes échelles, a permis de montrer que l'évolution de la porosité dans les échantillons déterminée par les méthodes électriques et sismiques est en très bonne adéquation avec celle obtenue par la composition des prélèvements chimiques en sortie d'échantillon. À plus grande échelle, nous avons conçu et assemblé une cuve cylindrique, équipée pour effectuer des tomographies de résistivité électrique (ERT) 3D, et pour un suivi par Potentiel Spontané (PS) en surface. Le but de ce dispositif est de réaliser des expériences de précipitation de calcite en milieu granulaire (sable de Fontainebleau), avec un suivi géoélectrique des injections et de l'évolution de la porosité. Les développements expérimentaux, logiciels et tests présentés ont permis de rendre ce dispositif opérationnel pour l'imagerie géoélectrique d'expériences de percolation réactive. Enfin, sur le terrain, nous avons effectué une campagne d'acquisition multiparamètres autour de la source chaude de Syabru-Bensi, au Népal, sous la direction de Frédéric Perrier. Cette mission a consisté en la cartographie multi-méthodes du sous-sol d'un site comprenant une source d'eau chaude et un fort dégagement gazeux, avec notamment d'importantes concentrations de CO2, en faisant un analogue naturel de fuite lors d'un stockage géologique. Un objectif de cette étude est la compréhension de cette zone complexe, du couplage entre les différents phénomènes observés pour comprendre l'origine et le chemin permettant à ces quantités de gaz de parvenir en surface. s'agit également de déterminer la contribution de cette zone au bilan de carbone régional, et d'utiliser ce site pour déterminer la possibilité d'employer la mesure du flux de radon au sol comme précurseur sismique, pour la prédiction du futur grand séisme Himalayen.

No abstract in english; L'objectif de cette thèse est de déterminer expérimentalement les effets des réactions de dissolution/précipitation de la calcite (CaCO3) en milieux poreux sur les observables géophysiques, à différentes échelles. Elle s'inscrit dans le cadre de la recherche sur le stockage géologique du dioxyde de carbone (CO2). La première partie est consacrée à la conception et la réalisation d'expériences de percolation réactive de fluide riche en CO2 sur des échantillons décimétriques de carbonates, avec suivi en temps réel de la conductivité électrique de la roche et du fluide, du pH du fluide, de la perméabilité de la roche, mesures ponctuelles au cours des expériences de l'alcalinité et de la composition du fluide, et acquisition de profils de vitesses et d'atténuation des ondes sismiques le long de l'échantillon. Ceci, associé à une caractérisation quantitative des échantillons avant et après expérience à différentes échelles, a permis de montrer que l'évolution de la porosité dans les échantillons déterminée par les méthodes électriques et sismiques est en très bonne adéquation avec celle obtenue par la composition des prélèvements chimiques en sortie d'échantillon. À plus grande échelle, nous avons conçu et assemblé une cuve cylindrique, équipée pour effectuer des tomographies de résistivité électrique (ERT) 3D, et pour un suivi par Potentiel Spontané (PS) en surface. Le but de ce dispositif est de réaliser des expériences de précipitation de calcite en milieu granulaire (sable de Fontainebleau), avec un suivi géoélectrique des injections et de l'évolution de la porosité. Les développements expérimentaux, logiciels et tests présentés ont permis de rendre ce dispositif opérationnel pour l'imagerie géoélectrique d'expériences de percolation réactive. Enfin, sur le terrain, nous avons effectué une campagne d'acquisition multiparamètres autour de la source chaude de Syabru-Bensi, au Népal, sous la direction de Frédéric Perrier. Cette mission a consisté en la cartographie multi-méthodes du sous-sol d'un site comprenant une source d'eau chaude et un fort dégagement gazeux, avec notamment d'importantes concentrations de CO2, en faisant un analogue naturel de fuite lors d'un stockage géologique. Un objectif de cette étude est la compréhension de cette zone complexe, du couplage entre les différents phénomènes observés pour comprendre l'origine et le chemin permettant à ces quantités de gaz de parvenir en surface. s'agit également de déterminer la contribution de cette zone au bilan de carbone régional, et d'utiliser ce site pour déterminer la possibilité d'employer la mesure du flux de radon au sol comme précurseur sismique, pour la prédiction du futur grand séisme Himalayen.

Cet ouvrage présente une nouvelle approche consacrée à l'évaluation et à la prédiction de la durabilité des structures en béton armé (BA). Cette approche est fondée sur des indicateurs de durabilité (ID), des témoins de durée de vie et des modèles. Tout d'abord le panel sélectionné d'ID généraux est présenté. Les bases scientifiques et techniques de ce choix sont également précisées. Un système de classes relatif à la durabilité "potentielle" du béton armé est ensuite proposé sur la base de ces ID. Ces classes sont destinées à la comparaison et à la sélection de formules de béton. De plus, dans l'objectif de protéger les structures contre la corrosion initiée par la carbonatation ou les chlorures, des spécifications performantielles sont proposées, en fonction des conditions environnementales et de la durée de vie visée. En outre, dans le cadre de la prédiction de la durée de vie des structures en BA en phase de conception, ou de la durée de vie "résiduelle" de structures existantes, éventuellement dégradées, une modélisation multi-niveaux est proposée. Dans ces modèles, les ID sont introduits comme données d'entrée, et les témoins de durée de vie sont les sorties. La validation et des applications de l'approche performantielle et prédictive proposée sont illustrées dans ce document par des simulations numériques utilisant différents types de modèles. De plus, un modèle numérique physicochimique de carbonatation, développé selon cette nouvelle approche, est décrit plus en détails dans le document et son utilisation est illustrée par des exemples en conditions accélérées et naturelles.

In order to test the feasibility of nuclear waste storage, Andra, the French Agency in charge of radioactive waste management, gave us the opportunity to study preserved specimens of Jurassic clay-rich rocks from eastern Paris Basin. These rocks, deposited during the Callovian and beginning of the Oxfordian, are dark- to light-grey marls that consist mainly in a mixture of clay, calcite and silt. Core-specimens regularly collected along the Callovo-Oxfordian formation from several vertical and oblique boreholes, were subjected to a magnetic mineralogy study, and to a petrofabric study with respect to the geographical frame, itself related to a study of the pore network. The mineralogy study helps to characterize the nature of the para- and -ferrimagnetic fractions at the origin of the magnetic susceptibility and remanence which vary according to the clay/calcite/silt ratios, the latter being mostly made of detrital grains of magnetite. In the clay-rich rocks (illite and smectites), the ferrimagnetic fraction is also made of authigenic sulfides, possibly greigite, which accompany the ubiquitous framboids of pyrite. This fraction seems to equate with the soft coercive fraction which was used to re-orient the vertical borehole cores with respect to the present magnetic north. The hard fraction equates with the iron-oxides, in agreement with the random nature of the natural remanence. Hence, the coexistence in the same sediment of iron-sulfides and iron-oxides is related to distinct origins rather than to variable conditions during sedimentation or diagenesis. Preservation of these species is attributed to the very low permeability that the sediment reached after its compaction. The anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) reflects the zone-axis organization of the clay minerals, and eventually the shape fabric of the ferromagnetic fraction. Expectedly, the short axis of the AMS (K3) is vertical (perpendicular to bedding) with an anisotropy degree on the order of 0,3-5%, and the long axis (K1) is constantly trending around N-S in the clay-rich levels and around NW-SE in the silt-enriched levels. This linear fabric is argued to derive either from an anisotropic compaction toward the depocenter, or to parallel the direction of the currents coming from the NE (Bohemian and Rhenan massifs) or from the NW (London-Brabant massif) during sedimentation.This mineral fabric is compared to the anisotropy of the pore network connectivity in representative lithologies of the formation. We performed high pressure mercury injections parallel to the AMS axes, in order to reflect the anisotropy of connectivity, and AMS measurements after impregnation with a ferrofluid at different pressures, in order to obtain the shapes of the pore network. From these data, we tentatively propose three pore models, the first one for the silt-enriched specimens where vertically pathways seem to control the connectivity, the second one for the carbonate-enriched specimens where the highest connectivity is parallel to bedding, and which is almost isotropic in the bedding plane in spite of an anisotropic pore structure, and the third one for the clay-enriched specimens (at the site of the Andra Laboratory), where the highest connectivity, also parallel to bedding, parallels the magnetic lineation. In conclusion, in addition to this petrophysical modelling of the pore network, in relation with the rock texture at the micro-scale, our mineralogical approach helped to confirm (and locally refine) the sequential stratigraphy of this part of the Jurassic, corresponding to a colder event in-between two carbonaceous-plateforms. Our mineralogical approach added to fabric considerations helped us to propose an original dynamical scenario of the sedimentary supplies.; Afin d'étudier la faisabilité du stockage des déchets radioactifs, l'Andra, (agence nationale française pour la gestion des déchets radioactifs) nous donne l'opportunité d'étudier la formation argileuse du Jurassique devant abriter le laboratoire de Meuse/Haute-Marne, à l'Est du bassin de Paris. Ces roches, datant du Callovien et du début de l'Oxfordien, sont des marnes plus ou moins grises formées d'un mélange d'argiles, de carbonate et de silt. Les échantillons, collectés régulièrement le long de la formation du Callovo-Oxfordien à partir de plusieurs forages verticaux et obliques, ont été le sujet d'une étude de minéralogie magnétique et une étude de la fabrique minérale replacée dans le cadre géographique, elle-même reliée à une étude du réseau poreux et de son anisotropie. L'étude de minéralogie nous aide à caractériser la nature des fractions para- et ferrimagnétique à l'origine de la susceptibilité et de la rémanence magnétique, qui varient en fonction de la concentration en argile/carbonate/silt, ces silts étant composés en partie de grains de magnétite détritique. Dans les niveaux les plus argileux (illites et smectites), la fraction ferrimagnétique est aussi composée de sulfures de fer authigènes, peut-être de greigite, qui acccompagnent les pyrites framboïdes omniprésentes. Cette fraction semble correspondre à la fraction de faible coercivité qui a été utilisée pour la ré-orientation des forages verticaux par rapport au Nord magnétique. La fraction de plus forte coercivité est composée des oxydes de fer détritiques, en accord avec la faible valeur de la rémanence naturelle. Ainsi, la coexistence dans la même roche sédimentaire de sulfures de fer et d'oxydes de fer doit-être reliée à des origines distinctes, plutôt qu'à des conditions variables de sédimentation ou de diagenèse. La préservation de ces espèces est attribuée à la très faible perméabilité que le sédiment a acquis après sa compaction. L'anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM) reflète l'organisation principalement planaire des minéraux argileux, et éventuellement la fabrique de forme de la fraction ferrimagnétique. Comme on s'y attend, l'axe court de l'ASM (K3) est vertical (perpendiculaire au litage) avec un degré d'anisotropie de 0,3% à 5%; et un axe long (K1) qui est constant en direction, autour de N-S dans les niveaux plus argileux et autour de NW-SE dans les niveaux plus silteux. L'origine de cette linéation magnétique peut venir soit d'une compaction anisotrope en direction du dépo-centre, soit, hypothèse que nous préférons, d'une orientation des particules parallèlement à la direction des courants venant du NE (Massifs Bohémien et Rhénan) ou venant du NW (massif Londres-Brabant) pendant la compaction. La fabrique minérale est comparée à l'anisotropie de la connectivité du réseau poreux dans des lithologies représentatives de la formation. Pour documenter l'anisotropie de connectivité, nous avons réalisé des injections au mercure sous haute pression parallèlement aux axes de l'ASM. Nous avons également réalisé des mesures d'ASM après imprégnation avec un ferrofluide sous différentes pressions, dans le but d'obtenir la forme du réseau poreux. A partir de ces données, nous tentons de proposer trois modèles de pore. Dans le premier modèle, valable pour les échantillons les plus silteux, des chemins verticaux semblent contrôler la connectivité. Le second modèle, correspond aux échantillons les plus carbonatés où la plus forte connectivité, parallèle au litage, est quasiment isotrope dans le plan de litage malgré des formes de pore anisotropes. Enfin dans le troisième modèle, porté par les échantillons les plus argileux et les plus imperméables au niveau du laboratoire Andra, la connectivité est également parallèle au litage, et, dans ce plan, le grand axe de conectivité est parralèle à la linéation magnétique. En conclusion, outre la modélisation pétrophysique du réseau poreux en relation avec la micro-texture de la roche, notre approche minéralogique nous aide à confirmer, et localement à affiner, la stratigraphie séquentielle de cette partie du Jurassique qui correspond à un épisode de refroidissement entre deux épisodes plus chauds marqués par des plateformes carbonatées. Notre approche minéralogique associée aux considérations de fabrique, nous aide à proposer un scénario original de dynamique des apports sédimentaires.

This work concerns the effect of pore fluid on the behaviour of the saturated granular rock in the pre and post localization regime. The hydromechanical behaviour of Fontainebleau sandstone is studied on the basis of isotropic and triaxial compression tests in drained and undrained conditions on water saturated samples. The effect of the evolution of the rock compressibility with the applied stress on the poromechanical parameters is shown. On the basis of micro-mechanical considerations, a new expression for the Skempton coefficient B is proposed as a function of the porosity, the drained bulk compressibility and the grain and fluid compressibility. The relation between rock deformation and pore-pressure evolution in undrained deviatoric tests is analysed. An elasto-plastic constitutive model with stress-dependent elasticity and damage is proposed to describe the behaviour of the rock and is validated through back analysis of drained and undrained tests. Detailed analysis of shear band formation and shear band microstructure formed in drained and undrained triaxial tests on Fontainebleau sandstone is presented. It is shown that under globally undrained conditions, local fluid exchanges inside the sample occur at shear banding resulting into heterogeneous damage pattern along the shear band. At high confinement, pore pressure generation inside the band locally leads to fluidisation of the crushed material which results into the formation of interconnected channels in the heart of the band. Image processing analysis is used for evaluation of porosity inside the shear band and estimation of the permeability is performed using the Walsh and Brace [1984] model. It is shown that, porosity increase as observed in the band at low confining pressure and porosity decrease as observed at high confining pressure are both accompanied by a reduction of permeability inside the shear band due to the increase of tortuosity and specific surface. However, this permeability reduction is much more important at high confining pressure and can reach values three orders of magnitude smaller than the permeability of the intact material. The final part of the document is devoted to a study of large scale shear band, which constitutes a geological fault. An analogy could be observed between the microstructure of shear bands as observed in Fontainebleau sandstone samples and the structure of the fault zone . The work presented have been developped within the frame of our participation in DGLAB-CORINTH European project on the seismic risks in the Gulf of Corinth., Ce travail a porté sur l'effet de la présence d'un fluide interstitielle sur le comportement des roches granulaires saturées dans la phase pré et post localisation. A partir d'essais de compression triaxiale et isotrope sur un grés de Fontainebleau d'une porosité de 20%, nous avons caractérisé à la fois le comportement en conditions drainés et non drainés de cette roche. Les résultats issus des essais isotropes ont mis en évidence l'influence de la pression de confinement et de la surpression interstitielle sur les paramètres poroélastque de la roche. La notion de la contrainte effective de Biot ainsi que la détermination analytique du coefficient de Skempton sont discutées. En ce qui concerne les essais de compression triaxiale, une attention particulière a été portée sur l'évolution de la surpression interstitielle issue des essais non drainés et le phénomène de localisation dans les deux conditions de drainage (drainé/ non drainés). Nous sommes parvenus à montrer par exemple que le seuil de localisation ne semble pas être affecté par la condition de drainage. Le résultas des essais triaxiaux ainsi que la prédiction de la localisation des déformations sont bien reproduits à l'aide d'un modèle de comportement avec élasticité non-linéaire et plasticité couplée à l'endommagement. L'étude de la localisation a été complétée par des observations microscopiques des bandes de cisaillement. L'analyse de la microstructure des bandes de cisaillement, par analyse d'images obtenues au microscope électronique à balayage, nous a permis d'étudier l'évolution de la porosité, de la surface spécifique et de la taille des grains à l'intérieur de ces bandes. En particulier, les changements de porosité et la structure des bandes en zones contractantes et/ou dilatantes sont discutés en fonction de la contrainte de confinement et le rôle de la surpression interstitielle est discuté. Nous présentons également une évaluation quantitative de l'évolution de la perméabilité en fonction des modifications de la microstructure en utilisant le modèle de Walsh et Brace (1984). Ce document se termine par une étude consacrée à l'étude de bande de cisaillement à grande échelle que constituent les failles, ou une analogie est observée entre la structure des bandes de cisaillement dans les granulaires obtenues sur le grès de Fontainebleau et la structure des zones de failles. Les travaux présentés ici s'inscrivent dans le cadre de notre participation au projet européen DGLAB-CORINTH sur les risques sismique dans le Golfe de Corinth.

This work concerns the effect of pore fluid on the behaviour of the saturated granular rock in the pre and post localization regime. The hydromechanical behaviour of Fontainebleau sandstone is studied on the basis of isotropic and triaxial compression tests in drained and undrained conditions on water saturated samples. The effect of the evolution of the rock compressibility with the applied stress on the poromechanical parameters is shown. On the basis of micro-mechanical considerations, a new expression for the Skempton coefficient B is proposed as a function of the porosity, the drained bulk compressibility and the grain and fluid compressibility. The relation between rock deformation and pore-pressure evolution in undrained deviatoric tests is analysed. An elasto-plastic constitutive model with stress-dependent elasticity and damage is proposed to describe the behaviour of the rock and is validated through back analysis of drained and undrained tests. Detailed analysis of shear band formation and shear band microstructure formed in drained and undrained triaxial tests on Fontainebleau sandstone is presented. It is shown that under globally undrained conditions, local fluid exchanges inside the sample occur at shear banding resulting into heterogeneous damage pattern along the shear band. At high confinement, pore pressure generation inside the band locally leads to fluidisation of the crushed material which results into the formation of interconnected channels in the heart of the band. Image processing analysis is used for evaluation of porosity inside the shear band and estimation of the permeability is performed using the Walsh and Brace [1984] model. It is shown that, porosity increase as observed in the band at low confining pressure and porosity decrease as observed at high confining pressure are both accompanied by a reduction of permeability inside the shear band due to the increase of tortuosity and specific surface. However, this permeability reduction is much more important at high confining pressure and can reach values three orders of magnitude smaller than the permeability of the intact material. The final part of the document is devoted to a study of large scale shear band, which constitutes a geological fault. An analogy could be observed between the microstructure of shear bands as observed in Fontainebleau sandstone samples and the structure of the fault zone . The work presented have been developped within the frame of our participation in DGLAB-CORINTH European project on the seismic risks in the Gulf of Corinth., Ce travail a porté sur l'effet de la présence d'un fluide interstitielle sur le comportement des roches granulaires saturées dans la phase pré et post localisation. A partir d'essais de compression triaxiale et isotrope sur un grés de Fontainebleau d'une porosité de 20%, nous avons caractérisé à la fois le comportement en conditions drainés et non drainés de cette roche. Les résultats issus des essais isotropes ont mis en évidence l'influence de la pression de confinement et de la surpression interstitielle sur les paramètres poroélastque de la roche. La notion de la contrainte effective de Biot ainsi que la détermination analytique du coefficient de Skempton sont discutées. En ce qui concerne les essais de compression triaxiale, une attention particulière a été portée sur l'évolution de la surpression interstitielle issue des essais non drainés et le phénomène de localisation dans les deux conditions de drainage (drainé/ non drainés). Nous sommes parvenus à montrer par exemple que le seuil de localisation ne semble pas être affecté par la condition de drainage. Le résultas des essais triaxiaux ainsi que la prédiction de la localisation des déformations sont bien reproduits à l'aide d'un modèle de comportement avec élasticité non-linéaire et plasticité couplée à l'endommagement. L'étude de la localisation a été complétée par des observations microscopiques des bandes de cisaillement. L'analyse de la microstructure des bandes de cisaillement, par analyse d'images obtenues au microscope électronique à balayage, nous a permis d'étudier l'évolution de la porosité, de la surface spécifique et de la taille des grains à l'intérieur de ces bandes. En particulier, les changements de porosité et la structure des bandes en zones contractantes et/ou dilatantes sont discutés en fonction de la contrainte de confinement et le rôle de la surpression interstitielle est discuté. Nous présentons également une évaluation quantitative de l'évolution de la perméabilité en fonction des modifications de la microstructure en utilisant le modèle de Walsh et Brace (1984). Ce document se termine par une étude consacrée à l'étude de bande de cisaillement à grande échelle que constituent les failles, ou une analogie est observée entre la structure des bandes de cisaillement dans les granulaires obtenues sur le grès de Fontainebleau et la structure des zones de failles. Les travaux présentés ici s'inscrivent dans le cadre de notre participation au projet européen DGLAB-CORINTH sur les risques sismique dans le Golfe de Corinth.

International audience; Des essais de pompage, réalisés au sein de l'horizon fissuré d'un aquifère de socle granitique, interprétés aux puits d'observation au moyen de la solution analytique de Neuman et aux puits de pompage au moyen de celle de Gringarten, mettent en evidence l'anisotropie verticale de cet horizon constitutif de l'aquifère ; la perméabilité horizontale étant nettement et systématiquement supérieure à la perméabilité verticale. Ces résultats concordent parfaitement avec les observations géologiques, l'horizon fissuré du profil d'altération du granite montrant de nombreuses fissures sub-horizontales. Ils confirment le caractère dominant, au sein de l'horizon fissuré, de la perméabilité des fissures subhorizontales dues au processus d'altération sur celle des fractures subverticales d'origine tectonique.

Cette note situe l'intérêt des technologies membranaires par rapport à la dynamique actuelle dans le monde des huiles et des corps gras. Elle montre diverses applications de ces technologies pour l'extraction et le raffinage des huiles, études réalisées actuellement à l'échelle du laboratoire ou de l'atelier pilote : concentration du miscella et recyclage du solvant, dégommage, déacidification en milieu solvant, non basique ou en milieu basique sur miscella, dégommage et neutralisation sans solvant. Une analyse objective des résultats présentés fait apparaître l'insuffisance des données pour fonder un jugement quant à la compatibilité avec les exigences de la production industrielle et même parfois des inconvénients rédhibitoires, comme la résistance chimique des membranes, mais il ne faut pas néanmoins minimiser l'importance de ces travaux préliminaires

Results obtained for several cement pastes and concretes in the field of microstructure, shrinkage and moisture properties are presented. In particular, very high performance materials have been studied (mixes with low water-cement ratio and which contain silica fume and superplasticizer). A variety of experimental techniques were used. Thus, classical pore investigation methods (mercury intrusion, nitrogen adsorption, ...) were used to determine the textural parameters. Yet, these methods often appeared incomplete or inadequate to provide the exact pore network characteristics of hardened cement pastes or concretes, in particular for very high performance materials. The difficult accessibility to the thin hydrates porosity (C-S-H gel) is mainly responsible for these methods insufficiencies. Moreover, the necessary drying and outgassing, prior to the measure, make the interpretation of the results particularly hard. So, a more pertinent type of experiment has also been carried out: water vapour desorption and adsorption tests. From these experiments, isotherms, it means "Water Content versus Relative Humidity" curves, were obtained, at equilibrium state, for a constant temperature (T = 23 °C), and for every desorption/adsorption path. The analysis of these curves doesn't only give textural parameters (porosity, B.E.T. specific surface area, pore size distribution,...) in the mesopore range, not accessible by some other methods, but also allows the study of the water/solid surface interaction (thickness of the liquid film adsorbed on the solid surface, energy state of pore water, hysteresis, ...). Moisture transfer kinetics are very slow in such a microporous medium and they are function of the specimen thickness; moisture equilibrium state was established after several months with our few millimeters specimens. Diffusivity coefficients were calculated from weight loss (or gain) curves versus time, for each relative humidity step. During these tests, hygrometrical strains were also measured, in order to evaluate desiccation shrinkage in function of relative humidity, and to compare it to autogenous shrinkage. Moisture characterization has been completed with the determination of water content profiles on drying specimens. By using different investigation methods, we have got a complete description of hardened cement pastes and concretes pore structure, from the C-S-H gel pores to macropores scale. We were able to point out the similarities and the discrepancies, about microstructure and moisture properties, between the different materials and to quantify the influence of mix parameters like for instance water-cement ratio or silica fume content., Ce document présente les résultats obtenus pour différents bétons et pâtes de ciment, en ce qui concerne la microstructure, les propriétés hydriques et les déformations de retrait. En particulier, des matériaux à très hautes performances ont été étudiés (formulations avec un faible rapport eau sur ciment, contenant fumée de silice et fluidifiant). De nombreuses techniques expérimentales ont été utilisées à cet effet. Ainsi, les paramètres texturaux ont été déterminés par des méthodes classiques d'investigation de la structure poreuse (intrusion de mercure, adsorption d'azote, ...). Cependant, ces méthodes sont apparues suivant les cas incomplètes ou inadéquates pour fournir les caractéristiques exactes du réseau poreux des pâtes de ciment ou des bétons durcis, notamment dans le cas des matériaux à très hautes performances. La difficulté d'accès à la porosité fine des hydrates (gel C-S-H) est essentiellement responsable des insuffisances de ces méthodes. De plus, le séchage et le dégazage nécessaires, préalablement à la mesure, rendent l'interprétation des résultats délicate. Aussi, un autre type d'expérimentations plus pertinent a été mis en oeuvre : les expériences de désorption et d'adsorption de vapeur d'eau, à partir desquelles ont été obtenues les isothermes, c'est à dire les courbes "Teneur en Eau en fonction de l'Humidité Relative", à 'équilibre, à température constante (T = 23 °C) et pour chaque chemin de désorption/adsorption. L'analyse de ces courbes n'a pas seulement fourni les paramètres de texture (porosité, surface spécifique B.E.T., distribution poreuse,...) dans le domaine des mésopores, non accessible par beaucoup d'autres méthodes, elle a aussi permis l'étude des interactions eau/solide (épaisseur du film liquide adsorbé sur la surface solide, état d'énergie de l'eau des pores, hystérésis, ...). Les cinétiques de transfert d'humidité sont très lentes dans un tel milieu microporeux et elles sont fonction de l'épaisseur de l'échantillon testé ; l'équilibre hydrique a été établi après plusieurs mois avec nos échantillons de quelques millimètres d'épaisseur. La diffusivité a été calculée à partir des courbes de perte (ou gain) de masse en fonction du temps, pour chaque palier d'humidité relative. Au cours de ces expériences, les déformations hygrométriques ont aussi été mesurées, afin d'évaluer le retrait de dessiccation en fonction de l'humidité relative, et de le comparer au retrait endogène. La caractérisation hydrique a été complétée par la détermination de la répartition de la teneur en eau dans des éprouvettes en cours de séchage. A partir d'une large panoplie expérimentale, nous avons obtenu une description complète de la structure poreuse, depuis les pores relatifs au gel C-S-H, jusqu'à l'échelle des macropores. Nous avons mis en évidence les similarités et les différences, du point de vue microstructural et hydrique, entre les différents matériaux. Nous avons ainsi quantifié l'influence des paramètres de formulation tels que, par exemple, le rapport eau sur ciment ou la présence de fumée de silice.

Not available, L'étude s'inscrit dans le cadre d'une recherche qui vise à définir les conditions optimales de nitruration (à pression atmosphérique) des aciers au moyen des mélanges NH3-N2-H2, NH3-Ar et NH3-Ar-C3H8. Après étude des mécanismes de formation des phases et de transfert de matière à l'interface gaz-solide, nous avons mis au point un modèle mathématique permettant de prévoir la vitesse de transfert de l'azote dans la phase solide, la vitesse de croissance des couches de nitrures et de carbonitrures de fer et les profils de concentrations en azote. Pour valider ce modèle et mettre en évidence ses possibilités, nous l'avons confronté à des expériences de thermogravimétrie, à des analyses et observations métallurgiques (rayons X, microscopie optique et microsonde électronique de Castaing). En appliquant le modèle au système Fe-N, dans le cas où la configuration e/y/a est formée, nous avons montré qu'il est possible de déterminer expérimentalement le coefficient de diffusion de l'azote dans la phase. Ce coefficient est constant pour une composition du nitrure variant de 8 à 9,5% en poids d'azote. Dans le cas du système Fe-N-C, l'expression de dE reste valable dans l'intervalle de concentration azote+carbone 7-9,5% (limite du domaine testé). Le modèle de croissance étant ainsi validé, nous l'avons appliqué aux trois configurations a, y/a/ et y/a en utilisant dans ce dernier cas un mélange gazeux contenant de l'ammoniac et du propane. L'ensemble des résultats obtenus prouvent qu'il est possible de s'affranchir des problèmes de résistance au transfert de l'azote à l'interface gaz-solide par une régulation dynamique des débits de gaz à l'entrée du réacteur et de maitriser ainsi à chaque instant du traitement, l'épaisseur, la composition et par le fait même la structure des couches de combinaison. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons apporté une contribution à l'étude et à la compréhension du phénomène de porosité aux plans expérimental et théorique

Not available, aL'altération des roches carbonatées sous l'action du gel pose un problème pour leur utilisation en génie civil en tant que granulats routiers, pierres de construction ou enrochements. Les essais normalises n'ont qu'une approche indicative de la durabilité au gel de ces matériaux. En fait, la résistance au gel des roches calcaires dépend de la capacité de leur milieu poreux à limiter l'endommagement causé par les mécanismes microscopiques du gel de l'eau dans les pores. Les facteurs qui réduisent l'action du gel sont lies à l'état de saturation du matériau et à la distribution de l'eau dans le milieu poreux. La caractérisation de la structure du milieu poreux de roches calcaires de lorraine est fondée sur une étude texturale (M.E.B.) Et sur une analyse petrophysique (porosimetrie au mercure, des propriétés ultrasoniques, mesures de la fissuration). Les calcaires à facies grainstone et à réseaux poreux bimodaux piègent un volume d'air important lors de saturations sous pression atmosphérique et présentent des perméabilités élevées; leurs degrés de saturation, obtenus par absorption capillaire ou par immersion totale, ne dépassent pas 60 pour cent. Ces propriétés permettent de prévoir une résistance au gel élevée pour ces matériaux. Par contre, l'action du gel sur les calcaires à réseaux poreux unimodaux dépend de la texture de la roche (mudstone a packstone, degré de cimentation) et de l'influence de plusieurs paramètres tels que les dimensions et formés des pores, la perméabilité du milieu et l'importance des contraintes développées pendant les phases de gel. Ces comportements prédictifs sont confirmés par des observations sur des enrochements ayant subis les conditions de gel in situ et par des simulations du gel en enceinte climatique. Dans ce dernier cas, la mesure de l'endommagement est fondée sur l'évolution de l'atténuation des ondes ultrasoniques de compression dans ces calcaires au cours de cycles gel-dégel

Not available, aL'altération des roches carbonatées sous l'action du gel pose un problème pour leur utilisation en génie civil en tant que granulats routiers, pierres de construction ou enrochements. Les essais normalises n'ont qu'une approche indicative de la durabilité au gel de ces matériaux. En fait, la résistance au gel des roches calcaires dépend de la capacité de leur milieu poreux à limiter l'endommagement causé par les mécanismes microscopiques du gel de l'eau dans les pores. Les facteurs qui réduisent l'action du gel sont lies à l'état de saturation du matériau et à la distribution de l'eau dans le milieu poreux. La caractérisation de la structure du milieu poreux de roches calcaires de lorraine est fondée sur une étude texturale (M.E.B.) Et sur une analyse petrophysique (porosimetrie au mercure, des propriétés ultrasoniques, mesures de la fissuration). Les calcaires à facies grainstone et à réseaux poreux bimodaux piègent un volume d'air important lors de saturations sous pression atmosphérique et présentent des perméabilités élevées; leurs degrés de saturation, obtenus par absorption capillaire ou par immersion totale, ne dépassent pas 60 pour cent. Ces propriétés permettent de prévoir une résistance au gel élevée pour ces matériaux. Par contre, l'action du gel sur les calcaires à réseaux poreux unimodaux dépend de la texture de la roche (mudstone a packstone, degré de cimentation) et de l'influence de plusieurs paramètres tels que les dimensions et formés des pores, la perméabilité du milieu et l'importance des contraintes développées pendant les phases de gel. Ces comportements prédictifs sont confirmés par des observations sur des enrochements ayant subis les conditions de gel in situ et par des simulations du gel en enceinte climatique. Dans ce dernier cas, la mesure de l'endommagement est fondée sur l'évolution de l'atténuation des ondes ultrasoniques de compression dans ces calcaires au cours de cycles gel-dégel

Cette recherche, entreprise dans le cadre d'un programme de la C.C.E. pour le compte du Commissariat à l'Energie Atomique a pour objectif d'étudier les effets à long terme de variations de température sur le volume et la texture de sols argileux, en fonction notamment de leurs caractéristiques pétrophysiques et pétrographiques initiales et de leur état de consolidation. Cette étude repose d'un point de vue expérimental sur le suivi de la déformation volumique et de la perméabilité d'échantillons placés dans une cellule oedométrique et soumis à des sollicitations thermiques dans la gamme de température 20°C-110°C. Une étude texturale complète (porosimétrie au mercure, observation au M.E.B., etc) avant et en fin d'essai permet d'apprécier l'évolution de la texture des matériaux. D'une analyse bibliographique sur les argiles, leurs caractéristiques, leur évolution avec la température et leur déformation volumique uniaxiale lors d'un chargement pour différentes températures, il ressort qu'une argile peut présenter un comportement dilatant ou compactif sous l'effet d'une augmentation de température. Le comportement est le plus souvent compactif à la pression de préconsolidation. Certains paramètres ont un rôle prépondérant ; ce sont : la teneur en eau, l'état de consolidation, la plasticité, la minéralogie et le temps. Ces paramètres ont été des critères de sélection afin de retenir quatre matériaux pour la phase expérimentale. Le dispositif expérimental utilisé et conçu au Centre de Géologie de l'Ingénieur est une cellule oedométrique à contre-pression, de conception générale classique, avec des aménagements particuliers destinés notamment à minimiser le frottement latéral du piston, et la dilatation des pièces qui interviennent dans la mesure du déplacement vertical. Les principaux résultats obtenus sont : - une augmentation de la compressibilité entre 20 et 110°C ; - une évolution du module de fluage avec la température dans le cas d'une application du chargement à cette température ; - une augmentation du tassement avec l'incrément de température appliqué ; - un fluage notable d'où l'importance du temps dans la mesure de la déformation ; - une analogie entre consolidation mécanique et consolidation thermique amenant à effectuer un changement d'origine du temps pour les courbes à chaque nouvelle sollicitation thermique ; - un comportement fortement irréversible lors du refroidissement ; - un comportement particulier pour l'argile de LIMAY à rattacher à ses caractéristiques spécifiques: minéralogie, plasticité élevée, perméabilité faible,... ; - une modification de la texture du matériau due à la température, modification réelle mais bien moindre que celle due à la pression ; - la perméabilité intrinsèque est pratiquement indépendante des variations thermiques imposées dans la gamme de 20 à 110°C.

Ce travail porte sur des matériaux provenant de nids de termites du Mali. Sur l'ensemble des travaux consacrés aux termitières, peu d'auteurs ont mis l'accent sur la tenue à l'eau des matériaux, encore moins sur le comportement mécanique. Une des difficultés majeur du point de vue Génie civil, réside dans l'hétérogénéité des matériaux. Cette hétérogénéité est double. Elle concerne la nature des constituant (minéral, organique, vides) et leur distribution spatiale. L'étude des influences respectives de ces éléments sur le comportement mécanique et hydrique des matériaux est rendue possible par l'établissement d'une méthodologie incluant d'une part, les méthodes de la Géotechnique, de la Science du sol et de la construction en terre, d'autre part, une étude identique sur matériau remanié qui sert de référence. La synthèse des résultats expérimentaux passe par l'analyse macroscopique et microscopique des matériaux.