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Percussive drilling is a technology that consists in applying a series of dynamic impacts leading to the rock fragmentation by two main mechanisms: crushing and chipping. These mechanisms are highly influenced by many factors on which experimental and numerical investigations were carried out in this thesis. An experimental set up was developed to carry out dynamic impact tests. Several series of tests were realized and their results were measured using a precise measurement system which was also developed during the thesis. As for the numerical work, a virtual laboratory was built based on an elasto-viscoplastic constitutive model validated on laboratory tests to describe the granite behavior and a contact mechanism to simulate the insert-rock interaction during a dynamic impact. First, several parametric studies were carried out on a homogeneous material. Secondly, a new heterogeneity modeling approach was developed to describe the distribution of minerals in the granite. These studies have provided essential elements for understanding the physical mechanisms of hard rocks destruction in percussion, for evaluating the effects of the main drilling parameters and factors and for optimizing the drilling tool., Le forage percussif est une technologie qui consiste à appliquer une série d’impacts dynamiques conduisant à la fragmentation de la roche par deux mécanismes principaux : l’écrasement et l’écaillage. Ces mécanismes sont fortement influencés par de nombreux facteurs qui ont fait l’objet d’investigations expérimentales et numériques pendant cette thèse. Un dispositif expérimental a été développé pour réaliser des essais d’impacts dynamiques. Un système de mesure précis a été également mis au point afin d’avoir les résultats des nombreuses séries d’essais qui ont été menées dans le cadre de cette thèse. Quant au volet numérique, un laboratoire virtuel a été construit en se basant sur un modèle rhéologique élasto-viscoplatique validé sur des essais de laboratoire pour décrire le comportement du granite et un mécanisme de contact pour simuler l’interaction insert-roche pendant un impact dynamique. Dans un premier temps, plusieurs études paramétriques ont été réalisées sur un matériau homogène. Dans un deuxième temps, une nouvelle approche de modélisation de l’hétérogénéité a été développée pour décrire la distribution des minéraux dans le granite.Ces études ont fournis des éléments primordiaux pour la compréhension des mécanisme physiques de destruction des roches dures en percussion, pour l’évaluation des effets des principaux paramètres et facteurs de forage et pour l’optimisation de l’outil de forage.

In some dry contacts, such as in fretting, the relative motion between the two bodies generates particles of wear debris. These debris particles, mixed with external particles, form the third body. This third body plays several roles, and in particular allows transmitting the loads while accommodating velocity. The understanding of the influence of the third body flows within the contact is the issue of this thesis. Several lines of study are examined. Numerical simulations are conducted using the MELODY2D software which allows representing the third body as a set of deformable particles. Depending on the properties of these particles, the third body adopts different behaviours: plastic, granular or agglomerated. These flow regimes generate stresses, and damage that can cause wear. Other parameters have consequences on this wear: the thickness of the third body and the sliding direction. To analyse these numerical results, a mathematical tool is developed : the coherence. It allows to quantify the agglomeration phenomenon. The characterisation of the third body resulting from experimental tests is the subject of an experimental bench, designed on this occasion. Coupled with numerical simulations, it could allow determining the flow regimes of the third body in the contacts experimentally. These results open the way towards a consideration of the behaviour and flow regimes of the third body in the interface, and allow to consider a multiscale model of wear., Dans certains contacts secs, comme dans le cas du fretting, le mouvement relatif entre les deux corps génère des débris d’usure. Ces débris, mélangés à des particules extérieures, forment le troisième corps. Ce troisième corps joue plusieurs rôles, et permet notamment de transmettre les charges tout en accommodant les vitesses. La compréhension de l’influence des écoulements de troisième corps au sein du contact forme l’enjeu de cette thèse. Plusieurs axes d’études sont examinés. Des simulations numériques sont menées à l’aide de MELODY2D. Ce logiciel permet de représenter le troisième corps comme un ensemble de particules déformables. En fonction des propriétés de ces particules, le troisième corps adopte des comportements différents : plastiques, granulaire ou aggloméré. Ces régimes d’écoulement génèrent des contraintes, puis des endommagements susceptibles de causer de l’usure. D’autres paramètres ont des conséquences sur cette usure : l’épaisseur de troisième corps et le sens de glissement. Pour analyser ces résultats numériques, un outil mathématique est développé : la cohérence. Il permet de quantifier le phénomène d’agglomération. La caractérisation du troisième corps issu d’essais expérimentaux fait l’objet d’un banc expérimental, conçu à cette occasion. Couplé à des simulations numériques, il pourrait permettre de déterminer expérimentalement les régimes d’écoulement de troisième corps qui se trouvent dans les contacts. Ces résultats ouvrent la voie vers une prise en compte du comportement et des régimes d’écoulement du troisième corps dans l’interface, et permettent d’envisager un modèle multi-échelle de l’usure.

This thesis provides insights into the hydrological processes in the Cambodian Mekong delta, as well as their relationship to ecosystem services from which the local population benefits. In particular, the role of the Prek channels is examined. First constructed during the period of the French protectorate in the early20th century, these channels diverge perpendicularly from the Mekong and its deltaic distributary, the Bassac, and provide a connection between the river mainstream and its low-lying floodplains by breaching the elevated river banks. The aim of this thesis is to assess how large-scale changes in the Mekong basin,such as climate and land use change, as well as hydropower development, are reflected at a local scale in its delta. It also aims to elucidate how local infrastructure such as Preks catalyzes these processes and could help mitigate negative effects of future scenarios.To address all of these research questions, a multi-method approach was chosen. First, a thorough literature review of the complex challenges facing the Mekong basin and its delta was carried out. Subsequently, an analysis of long-term trends in water levels, precipitation patterns, and inundation extents and dynamics at the scale of the Cambodian Mekong delta is provided. Water level time series at four hydrological stations maintained by the Mekong River Commission (MRC) are subjected to a trend and break point analysis. Furthermore, precipitation data from three in-situ stations, as well as remotely sensed CHIRPS data are compared. Inundation extents are assessed on the basis of a new model developed in the course of this thesis: WAFL - Water Level Flood Link. WAFL uses in-situ water level time series and inundation maps derived from Sentinel-1 and -2 images taken between 2017 and 2020, and establishes a correlative link between them, accounting for flood propagation delays and attenuation. It can then be used to reconstruct past inundation extents based on water levels, overcoming spatial data sparsity. It is able to reconstruct earlier events (floods in the 1990’s and 2000s) with good accuracy, in comparison to historical Landsat-derived maps. This indicates that long-term changes of flood patterns are mostly due to shifts in boundary inflow, rather than in the local configuration of the link between the riverand its floodplains. Overall, average inundation durations have declined by 19 days and the incidence of inundations in the early wet season (July and August) has decreased by an average of to 21 Furthermore, fieldwork was carried out in a case study area on the banks of the Bassac river, which encompasses ten Preks. Local stakeholders, such as farmers and village chiefs, were interviewed to gain a better understanding of the ecosystem services linked to local hydrological processes, and the capacity in which the Preks catalyze these processes. The interviews also served as a basis to characterize typical cropping patterns and practices, from irrigation to average and maximum yield. To further enhance the understanding of the role of the Preks for local communities and agricultural practices archival research was undertaken. In addition, local land use and its variations depending on the spatial configuration of hydrological processes and Preks was analyzed using a land use - land cover (LULC) classification based on Sentinel imagery and a supervised Gradient Tree Boosting machine learning approach.Finally, to formalize the understanding of the role of Preks for local hydrological processes and ecosystem services in the Cambodian Mekong delta, and to simulate future scenarios, a numerical model was constructed in Python. It uses the data generated through interviews, literature research, and remote sensing analyses as input and simulates four future scenarios with respect to local climate variables, the configuration of Prek channels and river water levels, the latter depending on basin-wide climate change and hydropower development. Flood-related and non-flood related ecosystem services were simulated separately, to central role of annual monsoon inundations. The results show that under likely future precipitation, temperature, and water level patterns, agricultural production is set to decrease, but that this decrease could be compensated by Prek rehabilitation., Cette thèse fournit des informations sur les processus hydrologiques dans le delta du Mékong cambodgien, ainsi que sur leur relation avec les services écosystémiques dont bénéficie la population locale. En particulier, le rôle des canaux de Prek est examiné. Construits à l’époque du protectorat français, au débutdu 20e siècle, ces canaux divergent perpendiculairement du Mékong et de son distributaire deltaïque, le Bassac, et assurent une connexion entre le cours principal du fleuve et ses plaines inondables de faible altitude en ouvrant des brèches dans les berges élevées du fleuve. L’objectif de cette thèse est d’évaluer comment les changements à grande échelle dans le bassin du Mékong, tels que le changement climatique et l’utilisation des terres, ainsi que le développement de l’hydroélectricité, se reflètent à une échelle locale dans son delta. Elle vise également à élucider comment les infrastructures locales telles que Preks catalysent ces processus et pourraient contribuer à atténuer les effets négatifs des scénarios futurs.Pour répondre à toutes ces questions de recherche, une approche multi-méthodes a été choisie. Tout d’abord, une analyse documentaire approfondie des défis complexes auxquels sont confrontés le bassin du Mékong et son delta a été réalisée. Ensuite, une analyse des tendances à long terme des niveaux d’eau, desmodèles de précipitations, de l’étendue et de la dynamique des inondations à l’échelle du delta du Mékong cambodgien est fournie. Les séries chronologiques des niveaux d’eau de quatre stations hydrologiques maintenues par la Commission du Mékong (MRC) sont soumises à une analyse des tendances et des points de rupture. De plus, les données de précipitation de trois stations in situ, ainsi que les données de télédétection CHIRPS sont comparées. L’étendue des inondations est évaluée sur la base d’un nouveau modèle développé au cours de cette thèse : WAFL - Water Level Flood Link. WAFL utilise des séries temporelles de niveaux d’eau in-situ et des cartes d’inondation dérivées d’images Sentinel-1 et -2 prises entre 2017 et 2020, et établit un lien corrélatif entre elles, en tenant compte des délais de propagation et de l’atténuation des inondations. Elle peut ensuite être utilisée pour reconstruire les étendues d’inondation passées sur la base des niveaux d’eau, en surmontant la rareté des données spatiales. Elle est capable de reconstruire des événements plus anciens (inondations des années 1990 et 2000) avec une bonne précision, en comparaison avec les cartes historiques dérivées de Landsat. Cela indique que les changements à long terme des modèles d’inondation sont principalement dus à des changements dans le flux d’entrée frontalier, plutôt que dans la configuration locale du lien entre la rivière et ses plaines d’inondation. Globalement, la durée moyenne des inondations a diminué de 19 jours et l’incidence des inondations au début de la saison des pluies (juillet et août) a diminué en moyenne de 21 %.En outre, le travail de terrain a été réalisé dans une zone d’étude de cas sur les rives du fleuve Bassac, qui englobe dix Preks. Les parties prenantes locales, telles que les agriculteurs et les chefs de village, ont été interrogées afin de mieux comprendre les services écosystémiques liés aux processus hydrologiques locaux et la capacité des Preks à catalyser ces processus. Les entretiens ont également servi de base pour caractériser les modèles et pratiques culturales typiques, de l’irrigation au rendement moyen et maximal. Afin d’améliorer la compréhension du rôle des Preks pour les communautés locales et les pratiques agricoles, des recherches archivistiques ont été entreprises. En outre, l’utilisation locale des terres et ses variations en fonction de la configuration spatiale des processus hydrologiques et des Preks ont été analysées à l’aide d’une classification de l’utilisation des terres et de la couverture des terres (LULC) basée sur l’imagerie Sentinel et une approche d’apprentissage automatique supervisée de type Gradient Tree Boosting.Enfin, pour formaliser la compréhension du rôle des Preks pour les processus hydrologiques locaux et les services écosystémiques dans le delta du Mékong cambodgien, et pour simuler des scénarios futurs, un modèle numérique a été construit en Python. Il utilise les données générées par les entretiens, la recherche documentaire et les analyses de télédétection comme données d’entrée et simule quatre scénarios futurs en ce qui concerne les variables climatiques locales, la configuration des canaux Prek et les niveaux d’eau du fleuve, ces derniers dépendant du changement climatique à l’échelle du bassin et du développement de l’hydroélectricité. Les services écosystémiques liés et non liés aux inondations ont été simulés séparément, en tenant compte du rôle central des inondations annuelles dues à la mousson. Les résultats montrent que dans le cadre des modèles probables de précipitations, de températures et de niveaux d’eau futurs, la production agricole devrait diminuer, mais que cette diminution pourrait être compensée par la réhabilitation des Preks.

L'évolution actuelle des villes nécessite des quantités d'énergie grandissantes et les enjeux écologiques actuels, soutenus par les réglementations thermiques qui régissent les constructions poussent au développement d'énergies propres et renouvelables. C'est dans ce contexte que se développent les fondations géothermiques depuis les années 80. Il s'agit d'une solution de géothermie de basse énergie où des tubes en polyéthylène sont fixés aux cages d'armature de fondations telles que des pieux. Un fluide calorifique circule alors dans ces tubes du sol jusqu'au bâtiment en passant par une pompe à chaleur inversible pour puiser la chaleur du sol afin de chauffer le bâtiment en hiver et vice-versa en été. On confère donc un rôle énergétique d'échange de chaleur aux fondations qui n'avaient jusqu'alors qu'un rôle mécanique de stabilité. En comparaison d'autres solutions de géothermie, cette technique présente l'avantage de pouvoir être installée en temps masqué (donc réduire le temps de chantier) et sans forage supplémentaire (donc réduire les émissions de CO2). Enfin, il s'agit d'une source d'énergie renouvelable, non intermittente et que l'on peut aisément coupler avec des apports photovoltaïques ou éoliens puisque reposant sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur. L'injection ou le prélèvement de chaleur dans le sol génère une modification de la température qui se déplace dans ce milieu poreux, saturé ou non. Très fréquemment, un écoulement d'eau souterrain dans une ou plusieurs épaisseurs du sol impacte fortement le déplacement de cette anomalie thermique et peut générer des interactions positives ou négatives entre les fondations d'un bâtiment. Une modélisation physique en semi-vraie grandeur a été réalisée dans SenseCity, une chambre à climat contrôlable pouvant recouvrir deux espaces de 400m². Sur chacun de ces espaces, est construite une portion de territoire, appelée Mini-Ville et l'un d'eux est équipé d'une fosse géothermique au sein de laquelle un écoulement peut être imposé. Un groupe de neuf pieux géothermiques y a été réalisé et instrumenté à l'aide de fibre optique. Une modélisation numérique thermo-hydraulique a été effectuée par éléments finis et confrontée aux résultats expérimentaux précédents. Le couplage de ce modèle numérique à un programme simulant la demande de puissance d'une pompe à chaleur a ensuite permis de déterminer les puissances extractibles par ce groupe de pieux géothermiques. L'influence des caractéristiques de l'écoulement souterrain sur le coefficient de performance de la pompe à chaleur a également été étudiée.

Electrocardiographic imaging (ECGI) is an exceptional resource in cardiology practice and research, owing to its non-invasive manner to study cardiac electrical activity abnormalities by means of acquiring ECGs via multi-electrodes placed on the torso. This enthralling approach is largely based on solving an inverse ill-posed problem of ECGI. However, to date, no method for solving this problem has been sufficiently convincing in order to establish ECGI as a clinical modality of first choice. Thus, the aim of this thesis has been to endeavor to significantly contribute towards the advancement of ECGI implementation, in order to establish it in the near future as a preferentially routine method of arrhythmia diagnostic in the clinics. The work undertaken in this thesis has allowed us to propose a novel formulation of ECGI problem based on deep learning. Specifically, the core of the model we developed is a variational and conditional autoencoder using deep generative neural networks. Our unique model is able to produce advanced maps of cardiac activation by conditioning the electrical activity of the heart with signals measured on the torso surface and the cardiac geometry.The thesis manuscript follows the three-step evolution of our deep learning-based model. In the first step, we treated the problem in a two-dimension space. We reformulated the entire ECGI problem employing a probabilistic generative model, which is a variational and conditional autoencoder based on convolutional neural networks. The model was trained and validated on a synthetic database that we generated from CT images of a patient, using the eikonal model directly on a 10x10 electrode Cartesian grid. Secondly, the 2D model was further generalised to a 3D model, which was trained on a simulated database from the CT images of five patients and then evaluated on a new cardiac geometry. The last part of this thesis work consists in evaluating our proposed 3D method on realistic clinical data. The clinical data processing includes: acquisition and segmentation of CT images, along with the measurement and analysis of non-invasive ECG signals on the torso as well as of invasive catheter-based mapping of activation times and unipolar/bipolar voltages via a conventional electro-anatomical system (for validation purposes). In this part, we simulated cardiac activation maps and torso surface potentials by applying the eikonal model on two Cartesian grids of 10x13 electrodes each. Moreover, here the activation maps are no longer conditioned by the binary mask of cardiac image but rather by conductivity maps, although they are still conditioned by the potentials on the thoracic surface.Our probabilistic generative model is superior to classic methods in several aspects. In particular, thanks to convolutional neural networks, our model is able to learn the spatio-temporal interactions between the signals, whereas most existing methods for ECGI either solve each time step independently or use a temporal prior without spatial correlations. We should also highlight that the correlation between the imaging substrate and the signals is also learned, allowing us to integrate any 3D image information into the ECGI-based model, which is difficult to achieve in the classical formulation. To our knowledge, our ECGI method is the first method able to reconstruct activation patterns in the whole myocardium volumetrically and at high spatial resolution. Our novel framework could be rapidly translated into routine clinical workflow for non-invasive, accurate diagnostic and ECGI-based testing in large cohorts of arrhythmia patients.; L'imagerie électrocardiographique (ECGI) est une ressource exceptionnelle dans la pratique et la recherche en cardiologie, en raison de sa manière non invasive d'étudier les anomalies de l'activité électrique cardiaque par l'acquisition d'ECG via des électrodes multiples placées sur le torse. Cette approche fascinante est largement basée sur la résolution du problème inverse de l'ECGI. A ce jour, encore aucune méthode pour résoudre ce problème connu comme étant mal posé n'a su convaincre suffisamment pour rendre l'ECGI la modalité de prédilection en clinique. Ainsi, l'objectif de cette thèse a été de contribuer de manière significative à l'avancement de l'ECGI, afin de l'établir dans un avenir proche comme méthode préférentielle en routine clinique pour le diagnostic des arythmies. Le travail entrepris nous a permis de proposer une nouvelle formulation du problème ECGI basée sur le Deep Learning. Le cœur du modèle développé est un autoencodeur variationnel et conditionnel utilisant des réseaux neuronaux génératifs profonds. Notre modèle unique est capable de générer des cartes d'activation cardiaque en conditionnant l'activité électrique du cœur avec des signaux mesurés à la surface du torse et la géométrie cardiaque. Le manuscrit de la thèse suit l'évolution en trois étapes de notre modèle basé sur le Deep Learning. Premièrement, nous avons traité le problème dans un espace à deux dimensions. Nous avons reformulé l'ensemble du problème de l'ECGI en employant un modèle génératif probabiliste, qui est un autoencodeur variationnel et conditionnel basé sur des réseaux de neurones convolutifs. Le modèle a été entraîné et validé sur une base de données synthétique que nous avons générée à partir des images CT d'un patient, en utilisant le modèle eikonal directement sur une grille cartésienne de 10x10 électrodes. Deuxièmement, le modèle 2D a été généralisé en un modèle 3D, qui a été entraîné sur une base de données simulées à partir des images CT de cinq patients, puis évalué sur une nouvelle géométrie cardiaque. La dernière partie de ce travail de thèse consiste à évaluer la méthode 3D que nous avons proposée sur des données cliniques réelles. A des fins de validation, le traitement des données cliniques comprend : l'acquisition et la segmentation d'images CT, l'analyse de signaux ECG non invasifs sur le torse ainsi que la cartographie invasive par cathéter des temps d'activation et des tensions bipolaires via un système électro-anatomique conventionnel. Dans cette partie, nous avons simulé les cartes d'activation cardiaque et les potentiels à la surface du torse en appliquant le modèle eikonal sur deux grilles cartésiennes de 10x13 électrodes chacune. De plus, ici les cartes d'activation ne sont plus conditionnées par le masque binaire de l'image cardiaque mais par des cartes de conductivité, bien qu'elles soient toujours conditionnées par les potentiels de la surface thoracique. Notre modèle génératif probabiliste est supérieur aux méthodes classiques sur plusieurs aspects. En particulier, grâce aux réseaux de neurones convolutifs, notre modèle est capable d'apprendre les interactions spatio-temporelles entre les signaux, alors que la plupart des méthodes existantes résolvent chaque pas de temps indépendamment ou utilisent un a priori temporel sans corrélations spatiales. De plus, la corrélation entre le substrat d'imagerie et les signaux est également apprise, ce qui nous permet d'intégrer toute information d'image 3D dans le modèle basé sur l'ECGI, ce qui est difficile à réaliser dans la formulation classique. À notre connaissance, notre méthode ECGI est la première méthode capable de reconstruire le modèle d'activation dans l'ensemble du myocarde de manière volumétrique et à haute résolution spatiale. Notre nouveau framework peut être rapidement intégré dans le workflow de routine clinique pour effectuer des tests diagnostiques non invasifs et précis basés sur l'ECGI dans de larges cohortes de patients souffrant d'arythmie.

In order to better understand their interactions in an urban environment, simultaneous modelling of hydrological transfers (TEB-Hydro) and tree vegetation (TEB-Tree), processes recently implemented within the TEB urban canopy model, is launched for the first time. The objective is to study how the domain of Paris metropolitan area responds to weather conditions from 2000 to 2017 in terms of hydrological (combined sewer overflows), micro-climatic (urban heat island, thermal stress) and coupled (hydric stress) vulnerabilities. A simulation configuration has been developed for this purpose. It is based on the refinement of an urban land use database with the inclusion of a precise description of the vegetation, the choice of a soil texture database and the integration of the characteristics of the sewer network. The model was hydrologically calibrated by regionalisation on this large domain of 39 catchments and evaluated.; Afin de mieux comprendre leurs interactions en milieu urbain, la modélisation simultanée des transferts hydrologiques (TEB-Hydro) et de la végétation arborée (TEB-Tree), processus récemment implémentés au sein du modèle de canopée urbaine TEB, est mise en œuvre pour la première fois. L'objectif est d'étudier comment le domaine de Paris et sa petite couronne répond aux conditions météorologiques de 2000 à 2017 en termes de vulnérabilités hydrologiques (déversements), micro-climatiques (îlot de chaleur urbain, stress thermique) et couplées (stress hydrique). Une configuration de simulation a été développée à cette fin. Elle repose sur le raffinement d'une base de données urbaine d'occupation du sol avec l'inclusion d'une description précise de la végétation, le choix d'une base de données de texture de sol et l'intégration des caractéristiques du réseau d'assainissement. Le modèle a été calé hydrologiquement par régionalisation sur ce large domaine de 39 bassins versants et évalué.

The drilling process is a complex operation generating high forces, torques and temperatures in a very localized and confined area. This thermomechanical loading can trigger early damage to the tools and impair the generated surfaces, especially when drilling Ti6Al4V, a material that is difficult to machine. The objective of this thesis is to improve the understanding of the involved cutting phenomena and provide a reliable and relevant evaluation of the loadings induced by the passage of the tool on the wall of the drilled hole. Experimentally, due to the high speeds and the difficult access to the cutting zone, obtaining reliable and quality information is a challenging task. The experimental part of this thesis therefore focus on the implementation and realization of tests for the measurement of thermomechanical fields at different scales of study. This multi-scale approach enables to identify the phenomena involved at different levels, but also to compare the studies at different scales in order to validate them and allow the change of scale. In addition, a numerical study is conducted. Faced with experimental difficulties, numerical modeling appears to be a relevant alternative in the assessement of the desired data. The approach adopted here is to couple it to the experimental strategy in order to develop a robust multi-scale model of Ti6Al4V drilling. This modeling is based on behavior and damage laws presenting an explicit coupling of thermal and mechanical phenomena, as well as on a fine determination of friction laws and partition coefficients. Finally, a comparison of the numerical and experimental results is carried out at each scale of study and enabled to conclude on the relevance of the proposed numerical model.; Le procédé de perçage consiste en une opération complexe générant d’importants efforts, couples et températures au sein d’une zone très localisée et confinée. Ce chargement thermomécanique peut conduire à l’usure prématurée des outils et à l’altération des surfaces générées, notamment lors du perçage du Ti6Al4V, matériau difficilement usinable. L’objectif de ces travaux de thèse est de fournir les clés pour une meilleure compréhension des phénomènes en jeu et une évaluation fiable et pertinente de ce chargement induit par le passage de l’outil sur la paroi du trou percé. Expérimentalement, du fait des vitesses élevées et de la zone de coupe difficile d’accès, obtenir des informations fiables et de qualité constitue un réel défi. Le volet expérimental de cette thèse a donc porté sur la mise en place et la réalisation d’essais pour la mesure de champs thermomécaniques à différentes échelles d’étude. Cette approche multi-échelle a permis d'identifier les phénomènes mis en jeu à différents niveaux, mais aussi de confronter les études aux différentes échelles afin de les valider et de permettre le changement d'échelle. En complément, une étude numérique est menée. Face aux difficultés expérimentales, la modélisation numérique apparaît comme une alternative pertinente pour l’évaluation des données souhaitées. La démarche adoptée ici est de la coupler à la stratégie expérimentale en vue d'élaborer une modélisation multi-échelle du perçage du Ti6Al4V qui se veut robuste. Cette modélisation est basée sur des lois de comportement et d'endommagement présentant un couplage explicite des phénomènes thermiques et mécaniques, ainsi que sur une détermination fine des lois de frottement et des coefficients de partage. Finalement, une confrontation des résultats numériques et expérimentaux est réalisée à chaque échelle d’étude et a permis de statuer sur la pertinence du modèle numérique proposé.

The subsurface, which contains many natural resources (water, gas, oil, etc.), can also constitute a natural risk because of its lithological and topographical characteristics. In the context of climate change, it becomes more and more important to estimate the rate of saturation of fluids in these media to prevent natural disasters like landslides or flash floods. All these reasons arouse the in- terest of geophysicists who seek to better understand the near surface and therefore to characterize it. In geophysics, different techniques are used to characterize the subsurface among them seismic techniques which are non-destructive. When seismic waves are crossing a given material, they are diffracted, reflected or converted and thus contain information on fluid and solid phases. To better understand acoustic and seismic measurements in sediments and soils, many studies on unconsol- idated granular media have been conducted in situ, and at the laboratory scale where theoretical models have been developed. In this thesis, we want to model granular media which are a type of complex medium difficult to characterize. To achieve this objective, we followed three steps. First, we developed a numerical tool which calculates the entire wave field of a two dimensional geometric elastic model with complex structures. And we compare its accuracy to other techniques like the classical staggered-fine difference or the high-order spectral element methods. We propose a finite volume method based on a Riemann solver (RFV-FSP/Riemann Finite Volume-Fluxes frequency Shift PML method) to compute seismic wave fields on collocated grids as well as a formulation of perfectly matched layer (PML) absorbing boundary conditions that are more specifically designed to the finite volume method. The PML boundary conditions are optimized at grazing incidence by using frequency shift convolutional (C-PML) or non convolutional formulations (ADE-PML). Here, they are applied to the spatial fluxes derivatives, which is a different formulation than clas- sical PMLs that are generally applied to the spatial derivatives of the primitive variables (particle velocities and stresses). The finite volume method and the different kinds of boundary conditions are tested and validated on different heterogeneous synthetic cases. The finite volume method is compared to other techniques like finite differences and high order finite elements. Finally, we apply our method to a fluid-solid coupling configuration and to some seismic models of interest in the context of unconsolidated granular media presenting sharp property variations with depth. In particular we focus our attention on the implementation of the numerical resolution of surface waves like the Rayleigh waves, which is not trivial with classical staggered finite differences. We thus implemented a non-centered fourth-order spatial scheme at the free surface to achieve more accuracy. Second, we implemented signal processing tools that calculate phase velocity curves and detect first arrival travel times and wave propagation modes of seismic data. These tools are used for dispersion analysis. Third, we revisit a study carried out on unconsolidated granular media at the laboratory scale using the different tools (finite differences or finite volumes). We compare different models with different rheologies (elastic or poro-elastic), different dimensions (3D or 2D), different boundary conditions (PML or Dirichlet) and different numerical modeling of the source (stick or point) in order to reproduce the experimental data. The study of the sensitivity of the seismic data to the source location was also crucial to improve the amplitude of the signals and the detection of the different seismic modes. This will allow us in the future to better image and understand these complex media., Le sous-sol, qui contient de nombreuses ressources naturelles (eau, gaz, pétrole, etc.), peut également constituer un risque naturel en raison de ses caractéristiques lithologiques et topographiques. Par ailleurs, dans le contexte du changement climatique, il devient de plus en plus important d'estimer le taux de saturation des fluides dans ces milieux pour prévenir les catastrophes naturelles comme les glissements de terrain ou des inondations. Toutes ces raisons suscitent l'intérêt des géophysiciens qui cherchent à mieux comprendre la proche surface et donc à la caractériser. En Géophysique, différentes techniques sont utilisées pour caractériser le sous-sol parmi lesquelles des techniques sismiques non destructives. Lorsque les ondes sismiques traversent un matériau donné, elles sont diffractées, réfléchies ou converties et contiennent ainsi des informations sur les phases fluide et solide. Pour mieux comprendre les mesures acoustiques et sismiques dans les sédiments et les sols, de nombreuses études sur les milieux granulaires non consolidés ont été menées in situ et aussi à l'échelle du laboratoire où des modèles théoriques ont été développés. Dans cette thèse, nous souhaitons modéliser des milieux granulaires qui sont un type de milieu complexe difficile à caractériser. Pour atteindre cet objectif, nous avons suivi trois étapes. Premièrement, nous avons développé un outil numérique qui calcule l'ensemble du champ d'ondes d'un modèle élastique bidimensionnel avec des structures complexes. Nous proposons une méthode de volumes finis basée sur un solveur de Riemann (RFV-FSP/Riemann Finite Volume-Fluxes Frequency Shift PML method) pour calculer les champs d'ondes sismiques sur des grilles colocalisées ainsi qu'une formulation des conditions absorbantes de type PML spécifiquement conçue pour la méthode des volumes finis. Ces dernières sont optimisées à incidence rasante en utilisant des formulations convolutives avec décalage en fréquence (C-PML) ou non convolutives (ADE-PML). Ici, elles sont appliquées aux dérivées spatiales des flux, ce qui diffère des PML classiques qui sont généralement appliquées aux dérivées spatiales des variables primitives (vitesses et contraintes des particules). La méthode des volumes finis et les différents types de conditions aux limites sont test´es et validés sur différents cas synthétiques hétérogènes. Les volumes finis sont comparés à d'autres techniques comme les différences finies et les éléments finis d'ordre élevé. Nous appliquons aussi notre méthode à une configuration de couplage fluide-solide et à quelques modèles sismiques d'intérêt dans le contexte de milieux granulaires non consolidés présentant de fortes variations de propriétés avec la profondeur. En particulier nous concentrons notre attention sur la résolution numérique des ondes de surface comme les ondes de Rayleigh. Pour obtenir plus de précision, nous avons implémenté un schéma spatial décentré du quatrième ordre proche de la surface libre. Deuxièmement, nous avons mis en place des outils de traitement du signal qui détectent les temps des premières arrivées sismiques, et calculent les courbes de vitesse de phase et les modes de propagation des ondes. Ces derniers outils sont utilisés pour l'analyse de dispersion. Pour finir, nous revisitons une étude réalisée sur des milieux granulaires non consolidés à l'échelle du laboratoire en utilisant les différents outils développés. Nous comparons différents modèles (2D ou 3D) avec différentes rhéologies (élastique ou poro-élastique), différentes conditions aux limites (PML ou Dirichlet) et différentes modélisations numériques de la source (point source ou pot vibrant) afin de reproduire les données expérimentales. L'étude de la sensibilité des données sismiques à l'emplacement de la source était également cruciale pour améliorer l'amplitude des signaux et la détection des différents modes sismiques. Cela nous permettra à l'avenir de mieux imager et comprendre ces milieux complexes.

International audience

National audience; Les variations climatiques et tectoniques qui affectent les paysages induisentdes signaux qui peuvent être transmis et enregistrés, en particulier dans les bassinssédimentaires. Ces signaux peuvent être transformés au cours de leur transfert dessources jusqu’aux puits, ce qui rend leur détection et leur interprétation parfoiscomplexe. Aujourd’hui, il est toujours difficile de prédire si et comment un signal seramodulé au cours de sa propagation.Le développement récent des codes numériques d’évolution de paysagesintégrant l’érosion et le dépôt des sédiments depuis les zones sources jusqu’aux bassinssédimentaires permet de révisiter cette question avec une approche source-to-sink.Dans cette étude, nous utilisons le code numérique Fastscape (https://fastscape.org/)pour simuler l’évolution d’une chaine active en érosion et de son retro-bassin d’avantpays.La chaine est soumise à des précipitations uniformes et à une surrection verticaletandis que le bassin évolue par déformation flexurale de la lithosphère. Dans unpremier temps, nous explorons la sensibilité de ce système continental aux différentsparamètres qui contrôlent l’érosion, le transport et le dépôt des sédiments : vitesse desurrection, taux de précipitation, coefficient de dépôt, érodabilité et épaisseur élastiquede la lithosphère. Nous mettons en évidence les relations entre ces paramètres, latopographie et le temps d’équilibre.Nous explorons ensuite la réponse de ce paysage à une perturbation (haute oubaisse) permanente des précipitations ou de la surrection. Une telle perturbationentraine une réponse du système à la fois en terme de topographie et de fluxsédimentaire, d’autant plus marquée que la perturbation se met rapidement en place.Nous observons que la réponse du bassin d’avant-pays est dominée par le changementtopographique de la chaine qui induit un changement de la déformation flexurale, etnon par la nature de la perturbation. Lorsque la chaine croit (augmentation de lasurrection ou baisse des précipitations), une phase transitoire de dépôt est observéedans le bassin d’avant-pays. Au contraire, une phase transitoire d’érosion est observéesi l’altitude de la chaine diminue (baisse de la surrection ou hausse des précipitations).Ce comportement (stockage ou déstockage) contribue activement à la modulation dessignaux climatiques et tectoniques des sources aux puits. Dans nos simulations, nousobservons que les signaux climatiques sont systématiquement amplifiés tandis que lessignaux tectoniques sont tamponnés entre les sources et les puits. Avec les paramètresexplorés ici, la réponse flexurale explique 40% de la modulation du signal et augmentele temps de retour à l’équilibre du système d’un facteur 2 à 4.

National audience; Les bassins d’avant-pays (ou foreland) dans des contextes de collision, enregistrentl’évolution des chaînes de montagne associées au cours du temps au travers de ladynamique de leurs dépôts sédimentaires. De nombreuses études explorent lesévolutions de l’architecture sédimentaire des bassins d’avant-pays en fonction devariations de paramètres tels que les taux de soulèvement des chaînes de montagne, lapropagation du front de déformation, ainsi que les variations climatiques et/oueustatiques (e.g. Flemings & Jordan (1989) ; Paola (2000)) ; mais l’impact de lagéométrie initiale du bassin d’avant-pays sur l’enregistrement sédimentaire(accommodation, taux de sédimentation, volume de matériel stocké, mise en placed’une période de transit sédimentaire, persistance du forebulge au cours du temps)a cependant, peu été abordé.Nous avons utilisé un modèle numérique d’évolution du paysage au cours du temps(FastScape) afin d’explorer la dynamique « source to sink » d’un demi-orogène et deson bassin d’avant pays associé. À partir d’une topographie quasi-plane, un domaineest en soulèvement constant pendant 25 millions d’années ; le reste du modèle est librede contrainte et est uniquement soumis à la dynamique de flexure associée à la chargetopographique et à celle de la masse des sédiments déposés. Nous avons explorél’influence de l’altitude initiale du domaine d’avant-pays (0 m vs. 300 m) ainsi quel’existence ou non d’un bassin marin non rempli de sédiments avant la surrection de latopographie de la chaîne de montagne (bassin préexistant d’une profondeur de 1 km sur100 km de large).Les résultats préliminaires montrent que la présence d’un bassin initial (avec unetranche d’eau non nulle) prolonge et favorise la préservation du matériel dans leforeland car ce dernier offre un espace supplémentaire aux dépôts sédimentaires, cequi favorise davantage la flexure associée à la masse des sédiments et donc l’espaced’accommodation. Dans un second temps, qu’un bassin initial soit préexistant ou non,si le foreland est surélevé (300 m d’altitude), moins de matériel sera stocké dans lebassin d’avant pays car les sédiments seront rapidement exportés du domaine duforeland vers des zones marines distales via les réseaux de drainage fluviatiles. Enfin,notre travail a permis de mettre en évidence numériquement l’influence de ladynamique sédimentaire au piémont de chaîne sur les taux d’érosion de l’orogène déjàmis en évidence de façon analogique par Babault et al. (2005). En effet, lacontinentalisation et la mise en place de cône alluviaux au pied de la chaîne entraîneune remontée du niveau de base qui se traduit par une diminution nette des tauxd’érosion dans la chaîne de montagne.

Steel-Concrete-Steel (SCS) structures are sandwich composite structures combining steel plates and a concrete core through a connection system. Their high strength, stiffness, durability, sustainability and modularity make them an increasingly competitive choice of structure for the construction of high-rise buildings, submerged tunnels or even in the nuclear field. To enable their use and to better understand, characterize and predict their behavior, numerical studies are conducted. This work presents a refine methodology to modelling SCS structures. The developed strategy allows, among other, to finely reproduce the response of the concrete around the connectors, an area in which this material is exposed to significant localized compression and shear stresses, as well as the shear behavior of the connectors, one of the phenomena at the origin of the failure of the connection system. Applied first to a push-out test, then to SCS beams in bending, these modelling allow to observe the variations of behavior that can be seen between full and partial composite action SCS structures. Based on this refine modelling, a simplified modelling strategy is also developed and applied to the study of SCS structural connection. This study allows to analyze the response and to identify the weak points of this type of complex structure.; Les structures « Steel-Concrete-Steel » (SCS) sont des structures composites combinant des plaques d’acier et un cœur de béton à l’aide d’un système de connexion. Leur fortes résistance, rigidité, durabilité, étanchéité et leur modularité en font un choix de structure de plus en plus concurrentiel pour la construction d'immeubles de grande hauteur, des tunnels submergés ou encore dans le domaine du nucléaire. Pour permettre leur utilisation et afin de mieux comprendre, caractériser et prédire leurs comportements, des études numériques sont réalisées. Ces travaux présentent une méthodologie fine de modélisation des structures SCS. La stratégie développée permet entre autres, de reproduire finement la réponse du béton autour des connecteurs, zone dans laquelle ce matériaux subit d’importantes sollicitations de compression et cisaillement localisées, ainsi que le cisaillement des connecteurs, l’un des phénomènes à l’origine de la ruine de la zone de connexion. Appliquée dans un premier temps à des essais push-out, puis à des poutres SCS en flexion, ces modélisations permettent d’observer les variations de comportement observables entre des structures SCS à action composite complète et partielle. À partir de cette modélisation fine, une stratégie de modélisation simplifiée est également développée et appliquée à l’étude de jonction d’ossature SCS. Cette étude permet d’analyser la réponse et d’identifier les points faibles de ce type de structure complexe.

Objectives:Numerous tools have been developed to characterize the morphometryof 3D models. The aim of this study was to apply these techniques to better under-stand the morphometric growth pattern of healthy children's mandibles.Material and Methods:The study sample was composed of 480 very young childrenaged from 36 gestational weeks to 7 years old. The sample was divided into threesubsamples according to the development stages of their deciduous dentition. Sev-eral biometric data were collected on 3D mandibular models.Results:There was homothetic growth during the first years of life. Once all decidu-ous teeth were fully erupted, the mandibular corpus warped more independently ofthe ramus, and the inter-individual variability was more pronounced. Throughout thegrowth period, several subgroups could be identified, highlighting the morphologicalgrowth pattern of the mandible.Conclusions:A particular morphogenesis of the mandible during the growth periodwas observed, which was correlated with deciduous dentition development. In youn-ger individuals, this morphological pattern was mainly characterized by the progres-sive closure of the chin symphysis and ramus growth. The tongue movements in theoral space, depending on whether the child was bottle- or breast-fed, may explainthis result. As the children grew older, the mandible widened to create sufficientspace for the developing teeth buds. During the eruption of deciduous dentition, themandible took on various morphologies, which was likely based on the child's sex anddiet. Therefore, we assume that this mandibular morphogenesis is induced by thefunctional strains affecting the mandible during deciduous teeth development.

Concrete is well known for its durability. However, it is exposed to aggressive agents, such as water and chlorides, leading to its degradation. The DC-electrical resistivity method is a technique devoted to non-destructive evaluation (NDE). However, when applying this measurement technique to reinforced concrete structures, the measurements may be highly influenced by the presence of reinforcement. To study the influence of reinforcements and estimate the impact of their effect on resistivity measurements on concrete, we model their contribution by finite element numerical analysis. Electrical measurements in reinforced and unreinforced concrete slabs were modelled and actual experimental measurements were used. This article presents the numerical study results that are compared to the experimental data for validation purposes. By validating the presented approach, it will be possible to fully account for the effect of the reinforcements, as an alternative to measurement strategies that aim at minimizing the disturbance due to reinforcements.

National audience; Dans l’optique de maitriser le procédé de coupe, les travaux réalisés au cours d’une thèse précédente ont permis de développer des lois de comportement, d’endommagement et de frottement traduisant les couplages thermomécaniques et de les implémenter au sein d’un modèle éléments finis du procédé de coupe orthogonale du Ti6Al4V. Cette présente étude porte sur l’adaptation de ces lois matériaux au cas de la modélisation de la coupe oblique du Ti6Al4V. En vue de la valider, une confrontation entre les résultats numériques et des données expérimentales pertinentes est mise en œuvre. Pour cela, des mesures in-situ de champs thermomécaniques sont réalisées à l’aide de caméras rapide et infrarouge au cours d’essais de coupe oblique du Ti6Al4V. Cette étude constitue une première étape dans l’analyse de la capacité du modèle à traduire fidèlement le comportement du matériau sous diverses conditions de coupe notamment en termes de morphologie des copeaux (continus, festonnés) en coupe oblique.

Due to the difficult access to their territories, Northern Canada’s Inuit have faced major adaptation challenges in recent decades, notably in terms of food and energy. Traditional food from hunting, fishing and gathering activities is increasingly difficult to obtain, while European and Canadian foods brought by air or by sea are increasingly expensive. Culture in greenhouses appears as a solution allowing to improve access to fresh vegetables by reducing the ecological and financial costs linked to the transportation of these.The scientific literature on the physical study of northern greenhouses and energetic data (temperature, electricity consumpion, etc.) is scarce. The first part of this thesis has to do with the pinpointing of northern greenhouses existing in North America and shows that this subject is relatively recent. On the other hand, this literature review revealed that the majority of counted greenhouses are not adapted to a cold climate, hence short growing seasons.The second part of this work focuses on the experimental aspect. Data coming from an instrumentation campaign in a northern greenhouse were analysed to demonstrate the relevance of the establishment of a daily thermal energy storage (TES) system. The dimensioning and construction of this system using air as a coolant fluid and local rocks as storage material are also presented. The instrumentation of the rockbed which stores heat has allowed to study energetical data during charge and discharge phases of the stock. This analysis demonstrated the positive impact of the set up of the TES system on the thermal behavior of the greenhouse.The last part of this work concerns the modeling of the thermal behavior of the greenhouse and the TES system. As a matter of fact, the numerical simulation of the climate in a greenhouse is basic in order to understand the improvement mechanisms of existing greenhouses and/or to optimize the conceiving of enclosures for vegetable production in a northern environment. Indeed, a nodal model of the greenhouse and an independent model of the TES system are detailed and validated. A process of calibration about the numerical values of the models’ parameters is also developed to improve the performances of these models.; Vivant sur des territoires isolés où aucune route terrestre ne permet de se rendre, les Inuits du nord canadien (Nunavik) font face, depuis les dernières décennies, à de grands défis d’adaptation, notamment sur le plan de l’alimentation et de l'accès à l'énergie. La nourriture traditionnelle issue des activités de chasse, de pêche et de cueillette est de plus en plus difficile à obtenir, tandis que les aliments euro-canadiens apportés par avion ou par bateau coûtent de plus en plus cher. La serriculture apparaît alors comme une solution permettant d'améliorer l'accès aux légumes frais en réduisant les coûts écologique et financier liés au transport de ces légumes.La littérature scientifique portant sur l'étude physique des serres nordiques et les données énergétiques (température, consommation d’électricité, etc.) sur le sujet sont rares. Dans un premier temps, nous avons recensé les serres nordiques existantes d'Amérique du Nord, et nous avons montré que le sujet est relativement récent. Par ailleurs, cette revue de littérature a révélé que la majorité des serres dénombrées ne sont pas adaptées au climat froid, conduisant à des saisons de cultures courtes. Ensuite, nous avons abordé l'aspect expérimental. Les données issues d'une campagne d’instrumentation de la serre nordique de Kuujjuaq ont été analysées afin de démontrer la pertinence de l'installation d'un système de stockage thermique journalier. Le dimensionnement et la construction de ce dernier, utilisant l'air comme fluide caloporteur et des roches locales en tant que matériau de stockage, sont également présentés. L'instrumentation du lit de roches stockant la chaleur a permis l'étude des données énergétiques durant les phases de charge et de décharge du stock. Cette analyse a démontré l'impact positif de l'installation du système de stockage sur le comportement thermique de la serre. Enfin, nous avons modélisé le comportement thermique de la serre et du système de stockage. En effet, la simulation numérique du climat sous serre est essentielle afin de comprendre les mécanismes d'amélioration des serres existantes et/ou d'optimiser la conception des enceintes de production végétale en milieu nordique. Ainsi, un modèle nodal de la serre et un modèle du système de stockage sont détaillés et validés. Un processus de calibration portant sur les valeurs numériques des paramètres des modèles est également développé afin d'en améliorer les performances.

The construction of high-rise buildings in urbanized area can be subject to several constraints. When the loads transferred to the foundations become high a shallow foundation becomes insufficient. This is where piles are used to transfer the loads to deeper soil layers or to reduce the settlement. The design of the structure and the foundations starts by a good understanding of the behavior of the ground, the piles and the pile-soil interface subjected to high loads. In the framework of the project “Fondasilex”, this thesis proposes the study of the pile foundations in the tower “Silex2” built in Lyon, France. It is founded on 20 piles, 1.22 m in diameter and 15.5 m deep, which are bored into three layers of fluvial alluviums and anchored in the Miocene molasse. The soil in Lyon is poorly characterized in the literature, which is likely to lead to an oversizing of the foundations and consequently a high increase in construction costs. This thesis presents the geotechnical auscultation and numerical modeling performed within this project which aim to characterize the soil of Lyon and the pile-soil interaction, to predict the long-term behavior of the structure, the foundations and the soil and then to constitute a base of experience to help in the study of other towers planned on the Part-Dieu neighborhood. This work was accompanied by laboratory testing carried out on the alluvial and molasse samples extracted from the site. In the first part, an instrumentation of the foundations and the soil was set up to enable the real-time monitoring of their behavior. It consists of a fiberglass rod extensometer connected to 6 displacement sensors that measure the settlement of the soil at six different depths, concrete pressure cells and strain gages of two types (electrical resistance and vibrating wire) which measure respectively the stress on the head of the piles and the deformation at three positions. At the same time, the pile deformation was also measured using fiber optic sensors using the OFDR technique based on Rayleigh scattering. These measurements were analyzed in the light of the construction progress of the steel structure. In the second part, numerical models were carried out on FLAC3D, based on the finite difference method. A sensitivity analysis performed on an isolated pile model helped to understand the influence of each of the model parameters on the pile’s response. Models with two or more piles were also used to study the group effect that may occur. A perfectly plastic elastic law with a Mohr-Coulomb criterion and the Plastic-Hardening Model were found suitable to represent the behavior of the alluviums and molasse respectively. These laws have been calibrated and validated using the instrumentation and laboratory tests (triaxial, oedometer and shear box tests) carried out, due to the absence of a static pile load test., La construction de tours de grande hauteur peut être sujet à plusieurs contraintes. Dans ce type de projets, on a en général recours à des fondations profondes pour transférer les charges à des couches de sol plus profondes ou pour réduire le tassement. Un bon dimensionnement de la structure et des fondations et par conséquent une optimisation des coûts exige alors une bonne compréhension du comportement du sol, des pieux ainsi que l’interface sol-pieu. Dans le cadre du projet « Fondasilex », cette thèse propose l’étude des fondations de la tour silex2 construite à Lyon. Elle est fondée sur 20 pieux de 1.22 m de diamètre et 15.5 m de long et qui traversent trois couches d’alluvions du Rhône pour s’ancrer dans une couche de molasse du Miocène. L’absence de caractérisation précise de ces sols peut entraîner un surdimensionnement et par conséquent une augmentation des coûts de construction. Cette thèse présente l’auscultation géotechnique et la modélisation numérique réalisées dans ce projet pour mieux comprendre le mécanisme de transfert des charges et améliorer leur dimensionnement. Elle permet ainsi de caractériser le sol lyonnais et l’interaction pieux-sol, de prédire le comportement à long terme des fondations et du sol et par la suite constituer une base de données pour les autres tours prévues sur le même site. Ce travail a été accompagné d’essais de laboratoire sur les échantillons de sol prélevés du site. En première partie, une instrumentation des fondations et du sol a été mise en place afin de suivre leur comportement pendant la construction de l’ouvrage et lors de sa mise en service. Elle est constituée d’un extensomètre multipoint qui mesure le tassement du sol à 6 profondeurs, de capteurs de pression totale et de déformation (électriques ou à corde vibrante) qui ont mesuré respectivement la contrainte sur la tête des pieux et la déformation sur toute leur longueur. Cette dernière a été en même temps mesurée à l’aide de fibres optiques par réflectométrie fréquentielle avec diffusion de Rayleigh. Les mesures effectuées ont été analysées à la lumière de l’avancement de la construction de la charpente métallique. En deuxième partie, des modèles numériques ont été réalisés sur FLAC3D, basés sur la méthode des différences finies. Une étude paramétrique sur un modèle de pieu isolé a permis d’analyser l’influence de chacun des paramètres du sol sur la réponse du pieu. Dans le but d’analyser l’effet de groupe qui pourra avoir lieu dans le projet, des modèles qui comportent deux pieux ou plus ont été établis. Une loi élastique parfaitement plastique avec un critère de Mohr-Coulomb et le Plastic-Hardening Model ont été jugés bien adéquats aux alluvions et à la molasse respectivement. Ces modèles ont été calibrés et validés à l’aide de l’instrumentation et des essais de laboratoire (triaxiaux, œdométriques et à la boîte de cisaillement) qui ont été réalisés, en raison de l’absence d’un essai de chargement statique.

National audience; Evaluer les performances hydrologiques des techniques de gestion à la source des eaux pluviales, notamment des toitures végétalisées, en tenant compte des scénarios de changement climatique nécessite des séries de pluies synthétiques adaptées, sur plusieurs années et à haute résolution. Trois modèles de cascade multiplicative aléatoire (MRC) ont été développés et évalués pour produire de telles séries locales à partir du scénario de changement climatique RCP8.5 et de modèles climatiques régionaux. Les modèles ont été appliqués à des toitures végétalisées situées dans différentes villes en Norvège. Le premier modèle (MC) testé est un modèle MRC de base. Le second modèle (MCT) ajoute une dépendance en température et le troisième (MCS) améliore la reproduction des structures temporelles des intensités de pluie. Les améliorations des modèles MCT et MCS entrainent une modification des prédictions des performances hydrologiques par rapport à celles du modèle MC qui reste négligeable devant la variabilité inhérente des modèles climatiques actuels.

The optimal design of underground facilities in salt formations depends on the quality of the experimental measurements used to develop constitutive laws and to calibrate their parameters, as well as on the predictive abilities of these modelson the short and long term. A comprehensive experimental campaign was carried out, its analysis along with that ofthe existing experimental data base in MINES ParisTech, raised questions concerning the assumption of specimens representativity during laboratory tests. The effect of specimens heterogeneity on the macroscopic behavior of rock saltwas numerically investigated within a virtual laboratory. This investigation showed that specimens heterogeneity can explain the irregularities often observed in experimental measurements and that the tested specimens can be smaller than the required representative volume element (RVE). In an approach allowing to elaborate a macroscopic constitutivelaw and to overcome representativity related issues, the required RVE size was correlated to that of the heterogeneities.The pertinence of the predictive abilities of this macroscopic law was addressed and a new law, aiming to overcome the limitations of existing models in terms of the quality of their long term predictions, was proposed.; Le dimensionnement optimal des ouvrages creusés dans les formations salines dépend de la qualité des mesures expérimentales qui servent à la formulation des lois de comportement et au calage de leurs paramètres, ainsi que des capacités prédictives de ces lois sur le court et le long terme. La réalisation d’une campagne expérimentale combinée avec une analyse de la base de données existante à MINES ParisTech, ont mis en question l’hypothèse de la représentativité des éprouvettes testées au laboratoire. L’effet de l’hétérogénéité des éprouvettes sur le comportement macroscopique du sel a été particulièrement étudié en se basant sur une investigation numérique reproduisant virtuellement les essais de laboratoire. Cette investigation a montré que l’hétérogénéité peut expliquer les anomalies souvent observées dans les mesures expérimentales et que les éprouvettes peuvent être plus petites que le volume élémentaire représentatif (VER)souhaité. Dans une démarche permettant d’élaborer une loi macroscopique et de s’affranchir des problèmes de la non représentativité des éprouvettes testées, la taille requise du VER a été corrélée à celle des hétérogénéités. La pertinence des capacités prédictives de cette loi macroscopique a été abordée et une nouvelle loi a été proposée dans le but de pallier les limitations des modèles existants en termes de la qualité de leurs prédictions à long terme.

As tooth decays are the most widespread pathologies, dental restoration is a global public health problem. Manufacturers of dental composite resins must therefore offer increasingly high performance and lasting materials while meeting health recommendations. The development process is costly but could be improved by a better understanding of their mechanical behaviour and the development of theoretical and numerical predictive models for their properties. In this work, an experimental material is tested before and after accelerated ageing protocols (thermocycling). A detailed experimental protocol has been established so that the results are reproducible and comparable between them. Predictive models of the yield stress and the elastic modulus, initially proposed for other applications, are compared with experimental results and then adapted to the specificities of dental composites, with high filler ratios. The use of a numerical model of a composite material also makes it possible to enrich the experimental database by playing for instance on the modulus of the the components, without having to produce the materials. Despite some limits of this innovative approach, the comparison of experimental, theoretical and numerical results give promising outlooks. They allow to predict essential characteristics of composites in an easier way and to make direct links between macroscopic and microscopic properties. Finally the understanding of the ageing mechanisms was improved.; Les lésions carieuses étant les pathologies les plus répandues, la restauration des tissus lésés est un problème de santé publique mondial. Les fabricants de résines composites de restauration se doivent donc de proposer des matériaux toujours plus performants et durables tout en répondant aux recommandations sanitaires. Ce processus de développement est coûteux et pourrait être amélioré par une meilleure compréhension de leur comportement mécanique et par l’élaboration de modèles théoriques et numériques prédictifs de leurs propriétés. Dans cette thèse, un matériau expérimental est testé avant et après des protocoles de vieillissement accéléré (thermocyclage). Un protocole expérimental détaillé a été établi pour que les résultats soient reproductibles et comparables entre eux. Des modèles prédictifs de la limite élastique et du module élastique, initialement proposés pour d’autres applications, sont confrontés aux résultats de campagnes expérimentales puis adaptés aux spécificités des composites dentaires, fortement chargés. Le recours à un modèle numérique de composite permet en outre d’enrichir la base de données expérimentale en jouant par exemple sur les modules des constituants, sans avoir à produire réellement les matériaux. Malgré certaines limitations de cette approche innovante, la confrontation des résultats expérimentaux, théoriques et numériques offre des perspectives très encourageantes. Ils permettent notamment de prédire plus simplement des caractéristiques essentielles des composites, d’effectuer des liens directs entre des propriétés macroscopiques et microscopiques, et d’améliorer la compréhension des mécanismes de vieillissement de ces matériaux.