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Material under review by journal Geophysics.

The prehispanic site of Tiwanaku, located in northeastern Bolivia, was the focus of many studies during the past few decades. However, much of the site remains unexplored, leaving many questions unanswered about the location of dense archaeological deposits, the nature of urban organization, and water management strategies—specifically those located in the eastern sector of the Akapana Pyramid. Orthophoto mosaics and Digital Elevation Models derived from drone imagery helped identify archaeological features and anthropogenic mounds. New magnetic survey produced with a cesium gradiometer was merged with previous surveys (fluxgate and cesium gradiometer). The integration of maps and plans from six areas of a previous archaeological investigation within a common Geographical Information System helped relate geophysical anomalies to archaeological features. Our results demonstrate a high level of urban organization associating monumental buildings to open ritual spaces and to densely populated areas during Tiwanaku IV (500–800 CE) and V (800–1100 CE). The complexity of the urban organization is also demonstrated by landscape modifications such as a complex water management system and at least three terraces that augmented the monumentality of the Akapana Pyramid This interdisciplinary approach, innovative in Bolivia, provides new insight into one of the most significant archaeological sites in the Andes.

International audience; Fluvial levees are assets of major importance for protecting human lives and material goods [1]. It is an important matter to prevent their rupture, associated with phenomena of internal and external erosion or instability, in bringing a better diagnosis. The characterization of the constitutive materials, as well as the detection of possible interfaces and anomalies, are crucial [2]. During investigation campaigns, complementary geophysical and geotechnical methods are used. These two sets of methods allow the data acquisition with different spatial scales and orders of magnitude of incompleteness, uncertainty and inaccuracy. In this work, we focus on the use of two specific methods. We set up a parallelepiped test bed (plaster + saturated sands) and acquire geophysical and geotechnical data on it, in order to validate an information fusion approach based on the evidence theory [3] - [4] and the use of belief functions. The objective is to characterize as well as possible the investigated model. We position a mini-electrical resistivity tomography device on the model surface to acquire spatialized physical information and we use a laboratory penetration cone to characterize the depth of penetration of each material. The developed data fusion algorithm makes it possible to highlight the presence of interfaces between materials, the existing variation of thickness, as well as to characterize and distinguish the different set up materials. The merging results, for a real investigation campaign on-site, would allow the optimization of the boreholes positioning, their number and their spacing according to the quality of the acquired geophysical information, to improve the knowledge of the structure at lower costs.; Les digues de protection fluviales représentent des enjeux majeurs en matière de sécurité des personnes et des biens matériels [1]. Il s'agit de prévenir leur rupture, associée à des phénomènes d'érosion interne, externe ou d'instabilité, en apportant un meilleur diagnostic. La caractérisation des matériaux, ainsi que la détection d'interfaces et d'anomalies éventuelles sont déterminantes [2]. Lors de campagnes de reconnaissance, des méthodes complémentaires, géophysiques et géotechniques, sont utilisées. Les informations acquises par ces deux ensembles de méthodes s'expriment à des échelles spatiales différentes, avec différents niveaux d'incomplétudes et avec des ordres de grandeur d'incertitudes et d'imprécisions. Nous nous concentrons dans ce travail sur l'emploi de deux méthodes spécifiques. Il s'agit d'acquérir des données sur un banc d'essai parallélépipédique (plâtre + sable saturé) mis en place, afin de valider une approche de fusion d'informations basée sur la théorie de l'évidence [3] - [4] et sur l'utilisation des fonctions de croyance afin de caractériser au mieux le modèle investigué. Un mini-dispositif de tomographie de résistivité électrique est placé en surface de modèle afin d'acquérir une information physique spatialisée et un cône de pénétration de laboratoire est utilisé afin de caractériser la profondeur d'enfoncement de chaque matériau. L'algorithme de fusion d'informations développé permet de mettre en évidence la présence d'interfaces entre matériaux, la variation d'épaisseur au coeur du modèle, ainsi que de caractériser et distinguer les différents matériaux mis en place. Les résultats issus de la fusion permettraient lors d'une véritable campagne, d'optimiser le placement des sondages et leur nombre en fonction de la qualité de l'information géophysique obtenue, afin d'améliorer la connaissance de l'ouvrage à moindre coût.

The river protection levees represent more than 8 600 km of works on the national territory and are very heterogeneous, because of a construction made from mate- rials encountered nearby as well as their history (breaks and repairs, extensions...). In order to prevent the risk of structural failure, which can lead to catastrophic consequences such as loss of lives and economic disasters, protection levees require special supervision. This surveillance _rst requires visual recognition, in addition to historical and bibliographical research. Recognized methodologies for levee assess- ment also include geophysical and geotechnical survey methods. These two families of methods are complementary but rarely considered jointly. At best, the results obtained by each method are simply overlaid. Geophysical me- thods are non-intrusive and provide physical information on large volumes of soils with high output but with signi_cant potential uncertainties. These uncertainties are due in particular to the integrating and indirect aspects of the methods as well as to the resolution of the intrinsically ill-posed inverse problems. Moreover, the measured physical quantity does not _t into the models of justi_cation of the struc- tures with respect to the modes of rupture. Geotechnical reconnaissance methods, on the other hand, are intrusive and provide more intermittent information but also more accurate and more adapted to the analysis of failure modes. An important issue for the evaluation of _uvial protection levees is to be able to combine acquired geophysical and geotechnical data, while taking into consideration their respective imperfections and spatial distributions. This particular context of natural risk is therefore associated with our ability to characterize an earthen hydraulic structure from at least two survey methods : a geophysical and a geotechnical one. In this thesis work, we propose the use of information fusion models, and we use the theory of belief masses to combine the data from these two families of recognition methods to present a characterization of the levee. We propose here a methodology of combinations of information, resulting from geophysical and geotechnical survey methods, taking into account the speci_cities of each method concerning the associated data imperfection as well as the spatial distribution of the information. This new methodology makes it possible to improve the characterization of geological sets within hydraulic structures and indicate the con_ict level between information sources while associating a con_dence index with the proposed results. These results could have an impact on the optimization of the following survey campaigns (number and positions of the tests to be carried out, according to the location of low con_dence or con_ictual areas). The methodology developed is detailed throughout this manuscript and imple- mented through examples of subsoil sections characterized by synthetic and experi- mental data as well as by a real earthen hydraulic structure., En France, les digues de protection fluviales s'étendent sur plus de 8 600 km. Ces ouvrages sont très hétérogènes, de par leur mode de construction et leur historique (ruptures et réparations, rehausses. . . ). Les ruptures d'ouvrages sont susceptibles de mener à des conséquences désastreuses telles que des pertes humaines, économiques, environnementales et patrimoniales. Afin de prévenir les risques de rupture, une bonne gestion des digues de protection est requise. Celle-ci doit comprendre des surveillances, diagnostics et entretiens réguliers. Le diagnostic débute par une reconnaissance visuelle de l'objet d'étude ainsi que par des recherches historiques et bibliographiques, il se poursuit ensuite avec des surveillances régulières. Des méthodologies reconnues pour l'évaluation des ouvrages hydrauliques s'appuyant sur des méthodes de reconnaissance géotechniques et géophysiques peuvent aussi être employées. Ces deux ensembles de méthodes de reconnaissance sont complémentaires mais rarement considérés conjointement. Au mieux, les résultats de chacune des méthodes sont simplement superposés. Les méthodes géophysiques apportent une information physique sur de larges volumes de sols mais avec de potentielles incertitudes significatives. Il s'agit principalement de méthodes à grand rendement et non intrusives. Les incertitudes associées aux résultats sont notamment dues aux aspects intégrant et indirect des méthodes mais également à la résolution de problèmes inverses intrinsèquement mal posés. Enfin, la ou les grandeurs physiques mesurées par les méthodes géophysiques ne rentrent pas directement dans les modèles de justification des ouvrages vis-à-vis des modes de rupture. Concernant les méthodes de reconnaissance géotechnique, elles sont intrusives et apportent une information plus ponctuelle spatialement, mais également plus précise et plus adaptée à l'analyse des modes de rupture. Etre capable de combiner les données acquises par les méthodes géophysiques et géotechniques, en tenant compte de leurs imperfections et distributions spatiales associées, est un enjeu essentiel pour l'évaluation des digues de protection. Il s'agit donc d'un contexte de risque naturel associé à notre capacité à caractériser une digue de protection fluviale à partir d'au moins deux méthodes de reconnaissance, respectivement géotechnique et géophysique. Nous proposons, dans ce travail de thèse, l'utilisation de modèles de fusion d'informations pour la combinaison de données issues de ces deux familles de méthodes de reconnaissance. Nous retenons la théorie des masses de croyance, dans l'objectif de proposer une caractérisation de l'ouvrage plus proche de la réalité. Ce travail présente une méthodologie de combinaisons d'informations, issues de méthodes de reconnaissance géotechniques et géophysiques, tenant compte des particularités de chaque méthode (niveau d'imperfection associé aux données, répartition spatiale de l'information). Cette nouvelle méthodologie améliore la caractérisation des ensembles lithologiques au sein des digues et renseigne sur le niveau de conflit entre les sources d'information tout en proposant un indice de confiance associé aux résultats. De tels résultats pourraient avoir un impact positif sur l'optimisation des campagnes de reconnaissance à réaliser (nombre et positions des essais à réaliser selon la localisation des zones de faible confiance ou de conflit). La méthodologie développée est détaillée au long de ce manuscrit et mise en oeuvre à travers des exemples de sections de sous-sols caractérisées à travers de données synthétiques et expérimentales ainsi qu'issues d'un véritable ouvrage hydraulique en terre.

Electrical resistivity is sensitive to various properties of concrete, such as water content. Usually used on the surface of old structures, devices for measuring such properties could also be adapted in order to be embedded inside the constitutive concrete of the linings of new tunnels or in new bridges, to contribute to structural health monitoring. This paper introduces a novel multi-electrode embedded sensor for monitoring the resistivity profile over depth in order to quantify concrete durability. The paper focuses on the design of the sensor as a printed circuit board (PCB), which brings several advantages, including geometric accuracy and mitigation of wiring issues, thus reducing invasiveness. The study also presents the numerical modeling of the sensor electrical response and its ability to assess an imposed resistivity profile, together with experimental validations using (i) saline solutions of known conductivity and (ii) concrete specimens subjected to drying. The results demonstrate the capability of the sensor to evaluate resistivity profiles in concrete with centimeter resolution.

National audience; La méthode géophysique de mesure de la résistivité électrique est utilisée en science du sol pour aider à la caractérisation des propriétés des sols. L’expérience ludique conçue à l’occasion du Salon International de l’Agriculture de Paris 2009 par l’Inra d’Orléans permet aux visiteurs de découvrir cette technologie. Par le biais d’une manipulation d’un dispositif de mesure miniaturisé sur une maquette de sol, le public acquière des notions sur la variabilité spatiale de la couverture pédologique et prend conscience de l’intérêt d’utiliser la mesure de résistivité électrique pour détecter des états différenciés du sol.

This thesis focuses on the application of the magnetic method to the geophysical exploration of a geothermal area. The study area is located in the volcanic field of Basse-Terre, the westernmost island of Guadeloupe, where fractures, fluids and heat flows generate a high geothermal potential. Thus, this manuscript organization follows the course of an exhaustive magnetic study, which begins with the understanding of the considered context and objects, from the economic, geological and geophysical point of views. Then existing magnetic data are collected, leading to the design of new magnetic acquisition and processing methods to meet the specific constraints of the study area. The proposed acquisition techniques, carried by drone (for onshore data) or by boat (for offshore data), allow for high-resolution and multi-altitude surveys. Once the datasets are obtained and processed, they are interpreted at different scales alongside existing geological input. A spectral inverse problem resolution is also proposed. Finally, a comparison is carried out with all the other geophysical data that can be obtained: magnetotelluric method, transient electromagnetism and gravimetry., Cette thèse porte sur la méthode magnétique appliquée à l'exploration géophysique d'une zone à caractère géothermique. L'étude se concentre sur la zone volcanique de Basse-Terre, à l'Ouest de la Guadeloupe, dont les fractures, les fluides et les flux de chaleur engendrent un fort potentiel géothermique. Ainsi, le plan de la thèse suit le cours d'une étude magnétique complète, ce qui commence par la compréhension du contexte et des objets à considérer, autant d'un point de vue économique que géologique puis géophysique. S'ensuit un travail de collecte et de traitement des données magnétiques existantes, menant à la conception de nouvelles techniques d'acquisition ou de traitement pour répondre aux besoins spécifiques de la zone d’étude. Les techniques d’acquisition magnétique proposées, par drone (données onshore) ou par bateau (données offshore), permettent d’obtenir des données multi-altitudes haute résolution. Une fois les données obtenues et traitées, elles sont interprétées à différentes échelles en parallèle des connaissances géologiques existantes. Une méthodologie d'inversion spectrale est également proposée. Enfin, un rapprochement est opéré à partir de toutes les données géophysiques pouvant être obtenues : méthode magnétotellurique, électromagnétisme en domaine transitoire et gravimétrie.

The identification of the subsoil constitutive materials, as well as the detection of possible interfaces and anomalies, are crucial for many site characterization applications. During investigation campaigns, complementary geophysical and geotechnical methods are usually used. These two sets of methods yield data with very different spatial scales and different levels of incompleteness, uncertainty and inaccuracy. In this work, a mathematical combination of geophysical and geotechnical information is proposed in order to produce a better subsoil characterization. It is shown that belief functions can be used for such a fusion process. A specific methodology is developed in order to manage conflictual information and different levels of uncertainties and inaccuracies from different investigation methods. In order to test and validate this methodology, we focus on the use of two selected methods, Electrical Resistivity Tomography (ERT) and Cone Penetration Test . First, a synthetic model with artificial data is considered, taking advantage of the results obtained to conduct a comparative study (effect of parameters and noise level). Then, an experimental test bench is considered, in which a two-layered model is placed (plaster and saturated sands) and geophysical and geotechnical data are generated, using a mini-ERT device and insertion depth values. This work also aims at providing a better graphical representation of a subsoil section with associated degrees of belief. The results highlight the ability of this fusion methodology to correctly characterize the considered materials as well as to specify the positions of the interfaces (both vertical and horizontal) and the associated levels of confidence.

International audience; Before the closing of its lagoons and the progradation of the Hebros delta, Ainos took advantage of an almost insulate position, which made it one of the main hubs between the Greek Aegean and the Thracian hinterland. Annual Turkish archaeological excavations (since 1973) and international geoarchaeological research (since 2011-2012) have revealed several components of the polis’ territory (necropoleis, roads, anchoring sites, fortifications) and offered information about the ecological impact of the Greek, Roman, Byzantine and Ottoman occupation on the natural environment. This article is a short critical synthesis of these discoveries, which can serve as a basis for the reconstruction of Ainos’ environmental history.; Avant la fermeture de ses lagunes et la progradation du delta de l’Hèbre, Ainos a bénéficié d’une position presque insulaire qui lui a permis d’être l’un des principaux centres d’échanges entre la mer Égée grecque et le continent thrace. Des fouilles systématiques turques qui ont lieu chaque année (depuis 1973) et des recherches géoarchéologiques internationales (depuis 2011-2012) ont identifié et mis au jour plusieurs composantes du territoire urbain et périurbain (nécropoles, routes, mouillages, fortifications) et ont fourni des données sur l’impact de l’occupation grecque, romaine, byzantine et ottomane sur l’environnement. L’article offre une brève synthèse critique de ces découvertes, qui peut servir de base à une histoire environnementale d’Ainos.

A destination des maitres d'oeuvre, maîtres d'ouvrages et exploitants du milieu de l'assainissement, ce guide présente de façon synthétique le fruit de travaux de recherche sur les zones de rejets végétalisées (ZRV). Une ZRV peut contribuer à réduire l'impact de la station de traitement des eaux usées sur le milieu récepteur en diminuant les flux de polluants résiduels issus de la station d'épuration, sans cependant se substituer à une étape supplémentaire de traitement, Y'aurait-il des précautions à prendre avant d'installer une ZRV ? Et quels mécanismes guident les évolutions de la qualité des eaux ? Est-ce grâce aux plantes ? Est-ce grâce au sol ? Réduction de volumes, devenir des polluants classiques et des micropolluants, évolution des germes de contamination fécale E. coli, ces résultats sont présentés de façon synthétique puis détaillés, en précisant aussi le contexte des recueils de données. Les contraintes d'exploitation sont également étudiées au regard de leur importance vis à vis de la pérennité du fonctionnement des ouvrages.

International audience; Now that the Galileo and Copernicus satellite programmes are entering their operational phase, innovation possibilities in the field of satellite data driven applications are getting wider. Thanks to these two massive investments in technology, European and worldwide companies are starting to benefit from increasing, regular and cheaper (not to say free of charge) data flows, which could lead to the development of new and innovative applications and services in an incredibly vast range of markets, including non-space markets. The exploitation of satellite data, as well as open data (from public authorities in particular) has the potential to generate a lot of innovative solutions. In this context the FabSpace 2.0 project aims at putting the Universities at the front line for the take-off of Earth Observation based applications in Europe and worldwide. This can be pursued by hosting and animating open places dedicated to space and geodata-driven innovation where young developers from the civil society, experienced developers from industry or academic and research institutes, public administrations as well as civil organizations can meet, work together and co-create new tools and business models. They can create an ecosystem fitting (and developed according to) the particularities of geodata-driven innovation, in particular for the emergence of Space data downstream services. In this innovative environment, innovation is driven by the needs of users through the involvement of civil society in the innovation process and in the definition of new challenges. Moreover the actors making innovation will be anonymous civilians (students and researchers in particular) and will thus be at the same time developers and end-users of the applications they develop. That is why the FabSpace 2.0 project is expected to improve the capacity of Universities to generate more innovations and generate positive socio-economic impacts. All partner universities are centers of excellence in research in the field of geomatics and space based information. They are not only offering a highly-qualified human capital likely to generate innovation, but also providing open access to data generated within previous research works. Thus the FabSpace 2.0 project can be a particularly relevant opportunity for research teams to make a step forward towards Science 2.0.

Near Surface Geoscience Conference and Exhibition 2019, La Haye, PAYS-BAS, 08-/09/2019 - 12/09/2019; To prevent catastrophic consequences imputed to levee breakage, the identification of the subsoil constitutive materials, as well as the detection of interfaces and anomalies are crucial. During investigation campaigns, complementary geophysical and geotechnical methods are usually used. These two sets of methods provide data with very different spatial scales, levels of incompleteness, uncertainty and inaccuracy. The effective combination of these two different types of data is challenging. In this work, we propose the fusion of geophysical and geotechnical data by means of Belief Functions, implementing Smets and Dempster-Shafer rules. We demonstrate our approach on a real case study, at Saint-Clément-des-Levées (France) including one geophysical method (electrical resistivity tomography) and two geotechnical ones (cone penetrometer and grain size analysis after drilling). This work also aims at supplying a better visual representation of a levee section with related degrees of belief. Our results highlight the ability of our fusion methodology to properly characterize the considered materials as well as to indicate the positions of the interfaces and the associated levels of confidence.

Fluvial levees are assets of major importance for protecting human lives and activities. To prevent the risk of failures and to assess their stability, survey campaigns involving geophysical and geotechnical methods are needed. These two types of methods play highly complementary roles and provide information of different natures, uncertainties and spatial distributions. In this work, we first present the function of fluvial levees and describe the associated physical properties that may become pathological and lead to failure mechanisms. Then for each presented investigation method, we introduce : its basic principles, its ability to characterize specific physical properties (or characteristics) of fluvial levees, and then its advantages and drawbacks under specific environmental conditions. It should be emphasized that geophysical and geotechnical methods are placed on an equal footing in order to assist agencies and levee managers in selecting the most relevant ones to assess the condition of their levees and characterize potential weak zones, according to a specific type of pathology and to the environmental constraints. Throughout this review, we introduce a certain amount of literature that is believed to be of potential interest to the research community as well. We also draw attention to some lack of information on the application of specific methods to levee investigation. Finally, we discuss some complementarities of the presented methods and we propose a dedicated comparative table, leading us to suggest new method combinations for levee investigation.

Les opérations archéologiques menées en 2013 sur la villa du « Grésil » avaient deux objectifs distincts. D’une part, les analyses géophysiques et pédologiques ont permis de caractériser l’organisation du site et le potentiel agronomique des sols environnants. D’autre part, une campagne de sondages archéologiques a été programmée pour préciser la chronologie du site, ses activités et la gestion de son environnement immédiat. The archaeological operations carried out in 2013 on the “Gresil” villa had two specific objectives. Firstly, geophysical analysis and soil research characterised the site organization and the soil’s agronomic potential. Secondly, an archaeological survey campaign was aimed at clarifying the site chronology, productions and the management of its immediate surroundings.

This thesis discusses the modeling of growth and dissolution of confined crystals. We focus on the dynamics within lubricated (or hydrophilic) contacts and derive a thin film continuum model accounting for diffusion, surface kinetics, hydrodynamics, surface tension and interactions with the substrate (disjoinining pressure). First, we study dissolution induced by an external load (pressure solution). We find the functional form of the disjoining pressure -finite or diverging at contact- to be crucial in determining steady state dissolution rates and morphologies. These forms respectively lead to load-dependent or load-independent dissolution rates, and to flat or pointy surface profiles.Second, we considered crystal growth in the vicinity of a flat wall. We found that a cavity appears on the confined crystal surface. We obtain a non-equilibrium morphology diagram in agreement with experimental observations. When crossing the transition line, a cavity can appear continuously or discontinuously depending on the form of the disjoining pressure (repulsive or attractive). For nanometric film thicknesses, viscosity can hinder the formation of the cavity.Finally, we study the force of crystallization exerted by a crystal growing between two flat walls. We point out the importance of a precise definition of the contact area to define the thermodynamic equilibrium pressure. During growth, the triple-line undergoes a kinetic pinning transition depending solely on the ratio between the diffusion constant and the product of the surface kinetic constant and distance between the walls. After this transition, the crystallization force decreases to zero, and a macroscopic film forms, Cette thèse traite de la modélisation de la croissance et de la dissolution de cristaux confinés. Nous nous concentrons sur la dynamique dans les contacts lubrifiés (ou hydrophiles) et dérivons un modèle de continu de couche mince prenant en compte la diffusion, la cinétique de surface, l’hydrodynamique, la tension de surface et les interactions avec le substrat (pression de disjonction). Premièrement, nous étudions la dissolution induite par une charge extérieure (dissolution sous contrainte). Nous trouvons que la forme fonctionnelle de la pression de disjonction -finie ou divergente au contact- est cruciale dans la détermination des taux de dissolution et des morphologies stationnaires. Ces formes conduisent respectivement à des taux de dissolution dépendant ou indépendants de la charge, et à des profils de surface plats ou pointus. Deuxièmement, nous avons considéré la croissance des cristaux à proximité d’un mur plat. Nous avons constaté qu’une cavité apparaît sur la surface cristalline confinée. Nous obtenons un diagramme de morphologie hors équilibre en accord avec les observations expérimentales. En traversant la ligne de transition, une cavité peut apparaître de manière continue ou discontinue en fonction de la forme de la pression de disjonction (répulsive ou attractive). Pour les épaisseurs de film nanométriques, la viscosité peut entraver la formation de la cavité. Enfin, nous étudions la force de cristallisation exercée par un cristal croissant entre deux parois planes. Nous soulignons l’importance d’une définition précise de l’aire de contact pour définir la pression d’équilibre thermodynamique. Pendant la croissance, la ligne triple subit une transition cinétique dépendant uniquement du rapport entre: la constante de diffusion, et le produit de la constante cinétique de surface et de la distance entre les murs. Après cette transition, la force de cristallisation diminue jusqu’à s’annuler, et un film macroscopique se forme

This thesis discusses the modeling of growth and dissolution of confined crystals. We focus on the dynamics within lubricated (or hydrophilic) contacts and derive a thin film continuum model accounting for diffusion, surface kinetics, hydrodynamics, surface tension and interactions with the substrate (disjoinining pressure). First, we study dissolution induced by an external load (pressure solution). We find the functional form of the disjoining pressure -finite or diverging at contact- to be crucial in determining steady state dissolution rates and morphologies. These forms respectively lead to load-dependent or load-independent dissolution rates, and to flat or pointy surface profiles.Second, we considered crystal growth in the vicinity of a flat wall. We found that a cavity appears on the confined crystal surface. We obtain a non-equilibrium morphology diagram in agreement with experimental observations. When crossing the transition line, a cavity can appear continuously or discontinuously depending on the form of the disjoining pressure (repulsive or attractive). For nanometric film thicknesses, viscosity can hinder the formation of the cavity.Finally, we study the force of crystallization exerted by a crystal growing between two flat walls. We point out the importance of a precise definition of the contact area to define the thermodynamic equilibrium pressure. During growth, the triple-line undergoes a kinetic pinning transition depending solely on the ratio between the diffusion constant and the product of the surface kinetic constant and distance between the walls. After this transition, the crystallization force decreases to zero, and a macroscopic film forms; Cette thèse traite de la modélisation de la croissance et de la dissolution de cristaux confinés. Nous nous concentrons sur la dynamique dans les contacts lubrifiés (ou hydrophiles) et dérivons un modèle de continu de couche mince prenant en compte la diffusion, la cinétique de surface, l’hydrodynamique, la tension de surface et les interactions avec le substrat (pression de disjonction). Premièrement, nous étudions la dissolution induite par une charge extérieure (dissolution sous contrainte). Nous trouvons que la forme fonctionnelle de la pression de disjonction -finie ou divergente au contact- est cruciale dans la détermination des taux de dissolution et des morphologies stationnaires. Ces formes conduisent respectivement à des taux de dissolution dépendant ou indépendants de la charge, et à des profils de surface plats ou pointus. Deuxièmement, nous avons considéré la croissance des cristaux à proximité d’un mur plat. Nous avons constaté qu’une cavité apparaît sur la surface cristalline confinée. Nous obtenons un diagramme de morphologie hors équilibre en accord avec les observations expérimentales. En traversant la ligne de transition, une cavité peut apparaître de manière continue ou discontinue en fonction de la forme de la pression de disjonction (répulsive ou attractive). Pour les épaisseurs de film nanométriques, la viscosité peut entraver la formation de la cavité. Enfin, nous étudions la force de cristallisation exercée par un cristal croissant entre deux parois planes. Nous soulignons l’importance d’une définition précise de l’aire de contact pour définir la pression d’équilibre thermodynamique. Pendant la croissance, la ligne triple subit une transition cinétique dépendant uniquement du rapport entre: la constante de diffusion, et le produit de la constante cinétique de surface et de la distance entre les murs. Après cette transition, la force de cristallisation diminue jusqu’à s’annuler, et un film macroscopique se forme

A ~1000 m3 rockslide occurred close to Lorca (SE Spain) during the main shock (Mw = 5.1) of the May 2011 seismic sequence. The location of the rockslide, within 10 km of the earthquake epicenter and along the southern slope of a valley in which similar geological conditions occur on both slopes of the valley, suggests a significant near-field effect due to local seismic response. This could be related to the specific interaction between the topography and the obliquely propagating seismic waves. A dynamic stress strain numerical model was constructed using the FLAC 7.0 finite difference code to back analyze the Lorca rockslide event and relate its occurrence to both the local seismic amplification and the interaction between seismic waves and local topography. The results indicate that only for seismic waves with incidence angles in the range 0°–50° are the occurred slope instabilities expected. These results do not significantly change when varying the values for either stiffness or strength parameters within the range of the experimental data., This work was partially funded by research groups VIGROB-53 and VIGROB-184 (Universidad de Alicante) and by the projects tec2008–06764–c02–02 and CGL2011–30153–c02–02.

Storage is the most commonly used waste treatment method in the world because it is a simple and economical way to dispose of solid waste. Despite a national and European desire to reduce the storage of biodegradable waste, a significant amount is still buried, leading to the implementation of specific management methods. Formerly exploited as mere filling pits, MSWL are today complex structures whose objective is to reduce the environmental impact and energetically valorize the biogas produced by the biodegradation of organic matter. In order to accelerate biodegradation processes, a waste cell can be operated in bioreactor mode by reinjecting leachates to increase the water content of the waste. The challenge of the 2000s was to size and validate leachate re-injection systems to ensure optimal distribution of water content in the waste mass. Today, the question is to monitor evolution of the biodegradation in all points of a waste mass in particular to understand the effect of this management mode. Geophysical methods in addition to being non-destructive and spatializing have been used for years on MSWLs and could be sensitive to the evolution of a waste mass biodegradation, as has been demonstrated for the biodegradation of others environments. Thus the problematic of this thesis is to evaluate the capacity of certain geophysical methods to monitor the evolution of the bio-physicochemical parameters of a waste mass during its biodegradation. A first bibliographic work identified four electrical methods among the geophysical methods available to answer this question:• Electrical resistivity• Self potential• Time domain induced polarization• Spectral induced polarizationAfter this state of the art, the thesis work was separated into three parts. The first one was devoted to the implementation of the monitoring of these four methods at the laboratory scale under controlled conditions, the second to analyze the long-term geophysical monitoring at the industrial site of SAS Les Champs Jouault and the last one to evaluate the observations at these two scales. Finally, the conclusion presents the potential of time domain induced polarization method as the most relevant to monitor the evolution of a waste mass biodegradation over time and discusses its use in an industrial setting.; Le stockage est la méthode de traitement des déchets non dangereux la plus communément utilisée dans le monde entier car elle est un moyen simple et économique pour leur élimination. Malgré une volonté nationale et européenne pour réduire le stockage de déchets biodégradables, une quantité non négligeable est encore enfouie entrainant la mise en place de modes de gestion spécifique. Autrefois exploitées comme de simples fosses de remplissage, les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) sont aujourd’hui des ouvrages complexes dont l’objectif est de réduire l’impact environnemental et de valoriser énergétiquement le biogaz produit par la biodégradation de la matière organique. Afin d’accélérer les processus de biodégradation un casier de déchets peut être exploité en mode bioréacteur en réinjectant des lixiviats pour augmenter la teneur en eau des déchets. Le défi des années 2000 était de dimensionner et valider les systèmes de réinjection de lixiviat pour garantir une distribution optimale de la teneur en eau dans les massifs de déchets. Aujourd’hui, la question est de de suivre l’évolution de la biodégradation en tous points d’un massif pour notamment comprendre l’effet de ce mode de gestion. Les méthodes géophysiques en plus d’être non-destructives et spatialisantes sont utilisées depuis des années sur les ISDND et pourraient être sensibles à l’évolution de la biodégradation d’un massif de déchets, comme cela a été démontré pour la biodégradation d’autres milieux. Ainsi la problématique de cette thèse est d’évaluer la capacité de certaines méthodes géophysiques pour suivre l’évolution des paramètres bio-physico-chimiques d’un massif de déchets au cours de sa biodégradation. Un premier travail bibliographique a permis d’identifier quatre méthodes électriques parmi les méthodes géophysiques disponibles pour répondre à cette question :• La résistivité électrique• Le potentiel spontané• La polarisation provoquée• La polarisation provoquée spectraleAprès cet état de l’art, le travail de thèse a été séparé en trois parties. La première a été consacrée à la mise en place du suivi de ces quatre méthodes à l’échelle du laboratoire dans des conditions contrôlées, la seconde à analyser le suivi géophysique long terme sur le site industriel de la SAS Les Champs Jouault et la dernière a évaluée les observations à ces deux échelles. Enfin, la conclusion présente le potentiel de la méthode de mesure du potentiel provoquée comme la plus pertinente pour suivre l’évolution de la biodégradation d’un déchet non dangereux au cours du temps et aborde son utilisation dans un cadre industriel.

BELIEF 2018, 5th International Conference, COMPIEGNE, FRANCE, 17-/09/2018 - 21/09/2018; We propose the use of Smets and PCR5 rules to merge artificial geophysical and geotechnical data, as part of fluvial levee assessment. It highlights the ability to characterize the presence of interfaces and a geological anomaly.

24th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, PORTO, PORTUGAL, 09-/09/2018 - 13/09/2018; To prevent disastrous consequences imputed to levee breakage, assessment methodologies have to be improved. Geophysical and geotechnical investigation methods are usually used to make such assessments. However, the effective combination of these two specific types of data remains a challenge. We propose the fusion of geophysical and geotechnical data by means of Belief Functions. Here we demonstrate our approach on a synthetic case study including geophysical (electrical resistivity) and geotechnical (cone-bearing) data and by implementing Smets and PCR5 normalization rules. This new data combination approach allows the characterization of horizontal interfaces and of a geological structure initially hidden by the effects of a highly conductive body.

Cet article présente les résultats des opérations archéologiques menées en 2012 sur le site du Grésil à Orival. L’objectif de cette première campagne était de caractériser le site et son état de conservation. Des relevés micro-topographiques et une prospection géophysique ont été réalisés afin d’implanter au mieux les sondages. La fouille a confirmé la présence de la villa antique observée en 1903 par Léon de Vesly. De plus l’hypothèse d’un état antérieur a pu être examinée. Le second état, attribué au IIe siècle après J.-C., est composé d’au moins trois bâtiments en matériaux mixtes. This paper presents the results of archaeological operations performed in 2012 on the site of “Grésil” (Seine-Maritime). The objective of this first campaign was to characterize the site and its state of preservation. To set up the excavation in the best possible manner, a topographic analysis and a geophysical survey were carried out beforehand. The excavation confirmed the presence of the ancient villa, which had already been detected in 1903 by Léon de Vesly. This was furthered by the discovery of a previously hypothetical state on the site. The second state is attributed to the 2nd Century AD and consists of at least three buildings built with mixed materials.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSI; International audience; Use of data assimilation techniques is becoming increasingly common across many application areas. The inverse Hessian (and its square root) plays an important role in several different aspects of these processes. In geophysical and engineering applications, the Hessian-vector product is typically defined by sequential solution of a tangent linear and adjoint problem; for the inverse Hessian, however, no such definition is possible. Frequently, the requirement to work in a matrix-free environment means that compact representation schemes are employed. In this paper, we propose an enhanced approach based on a new algorithm for constructing a multilevel eigenvalue decomposition of a given operator, which results in a much more efficient compact representation of the inverse Hessian (and its square root). After introducing these multilevel approximations, we investigate their accuracy and demonstrate their efficiency (in terms of reducing memory requirements and/or computational time) using the example of preconditioning a Gauss-Newton minimization procedure.

International audience

A groundwater exploration work in the Tamanrasset region in southern Algeria was started in August 2016 to assess the water reserves in the hydrogeological system related to the Oued Tamanrasset underflow water table which overcomes a volcanic basement. Five (05) electrical resistivity tomography (ERT) surveys were conducted in Tamanrasset area by using ABEM Terrameter LS system. the low electrical contrast between wet alluvium and water saturated alterites makes difficult the electrical response interpretation. to overcome the difficulties of interpretation of ERT profiles, field investigations, laboratory tests and software simulations, were carried out in order to clearly identify the structure of the hydrogeological system. The experimental investigation of the electrical characteristics of the alluvium as a function of water saturation was carried by the use of two devices (Wenner α and Schlumberger). Samples true resistivity values varies between 50 Ω.m for a 100% saturated sample and 1250 Ω.m for a 25% saturation sample. The interpretation of the measurements by the RES2DINV software made it possible to give 2D images of the subsoil up to a depth of 50 m. the electrical contrast between the bedrock and the overlying formations made it possible to identify it, however, it was difficult to distinguish alterites from alluvium. A methodology combining piezometric survey, geo-electrical measurements and field observations improves the interpretation of electrical tomography profiles and the application of the ERT method for accurate characterization of water resources in the Tamanrasset region.

Les problématiues de geston de l’eau sont importantes en agriculture. Dans les sols, l’eau disponible pour la croissance végétale peut provenir de la surface (eau gravitaire) ou d’horizons profonds (eau capillaire). Une connaissance précise des dynamiiues hydriiues dans le sol et les horizons sous-jacents permetrait de perfectonner les techniiues agricoles. Pour cela, en 2017, l’URSOL a installé un dispositf de mesure en temps réel de la résistvité, depuis la surface jusiue 3,0m de profondeur sur une parcelle agricole de Beauce (à Villamblain -45). Les objectfs de cete étude ont été d’analyser les données de résistvité collectées entre avril 2017 et mai 2018. Cela s'artcule autour d'une première parte de vérifcaton de la fabilité des capteurs. La seconde parte consiste à étudier les informatons complémentaires (température, précipitatons, nature du sol, pratiues culturales, mesures de teneur en eau…), afn d’identfer les éléments et paramètres impactant la résistvité électriiue. Ainsi, après vérifcaton de la fabilité des données, j'ai mis en évidence les phénomènes d'infltraton d'eau gravitaire, notamment l'irrigaton des cultures durant la période estvale 2017 visibles jusiue des horizons profonds (plus de 100 cm). La résistvité a également permis d'observer des phénomènes de capillarité dans les horizons superfciels (en avril mai 2018, en raison de la forte croissance du blé), cependant des phénomènes observés restent difciles à expliiuer ou corréler les uns avec les autres. Probablement en lien avec l’irrigaton, les épisodes de pluies sont difciles à observer sur les profls de résistvité., Water geston is an important task for everyone, but a more signifcant problematc in agriculture. Water available for the crops growth generally comes from the surface (précipitatons) but also from under layers of soil (capilarity from substract). A precise knowledge for this water movements could improve the efciency of agricultural techniiues with a beter water management. In this spirit, URSOL (Unité de Recherche Sol), since 2017, is eiuipped with a new device located in Villamblain, that collects the resistvity informaton. This device is associated with others that take temperature or water content in diférent soil depths, and the weather measurements. This study aims to analyse data, collected from april 2017 to may 2018 and assess their iuality. In this context, some phenomenon were successfully observed, such as water infltraton afer crops irrigaton, with the help of comparisons between resistvity and diferent informaton available on site. Capillarity is observable in superfcial layers with the crop growth. Nevertheless, some dynamics of soil were more complicated to show or has not been fully explained. In the end, we were unable to see some rainy events on the resistvity profles. It could be the conseiuence of feld irrigaton on site.

Dans le cadre de la mise en œuvre du décret 2007-1735, tout Examen Technique Complet (nouvellement dénommé Diagnostic Exhaustif dans le décret 2015-526) d’un canal de la Durance était adossé à une vidange totale de l’ouvrage pour examen visuel de son parement intérieur. Dans les années 2010, constat a été fait que ces modalités d’examen par vidange n’apportaient pas complète satisfaction. En conséquence, en concertation avec l’ Administration , EDF a recherché et mis en application une nouvelle approche. Au regard des grands linéaires à investiguer, la méthode, déroulée canal en eau, s’appuie sur des reconnaissances à grand rendement suivies d’investigations locales sur les profils le nécessitant. In fine, l’objectif principal est de localiser et caractériser d’éventuelles zones de fuite à travers les remblais ou la fondation qui pourraient présenter un risque significatif pour la sûreté de l’ouvrage (risque d’érosion interne principalement) et celles qui seraient susceptibles d’évoluer vers un stade où elles pourraient présenter un tel risque. La réalisation des examens canal en eau permet de mettre en évidence d’éventuelles fuites qui n’auraient pas été identifiées si le canal avait été vidangé. Entre 2012 et 2015, quatre Examens Techniques Complets de canaux, pour un linéaire total investigué de 47 kilomètres, ont été réalisés avec cette nouvelle méthodologie. Constatant avec EDF un retour d’expérience positif, la DREAL et le BETCGB ont validé son déploiement général lors de la réalisation des diagnostics exhaustifs à venir.

Avec le développement des logiciels d’inversion, de l’imagerie 3D et l’automatisation des mesures, les techniques d’investigations électriques peuvent désormais être menées en 3 dimensions : la caractérisation du sous-sol visualisable en 3D, est réalisée sur la base d’un nombre important de mesures collectées à partir de sources/récepteurs multiples et multidirectionnelles. En pratique, on installe sur la zone à investiguer le dispositif de mesure (électrodes) en s’adaptant librement aux contraintes physiques du site (obstacles structurels, espace restreint), sans être limité par des contraintes géométriques nécessaires aux investigations 1D/2D (profils rectilignes, parallèles et/ou perpendiculaires). Cette méthode permet aussi de s’affranchir des effets latéraux qui rendent parfois difficile l’interprétation des investigations électriques en 2D. Ces techniques d’investigations et imageries électriques 3D ont été appliquées sur différents sites (site de barrages, sites industriels et urbains) sujets à des contraintes physiques pouvant limiter l’application des investigations électriques 1D/2D classiques. Elles montrent les évolutions récentes et donnent les avantages et perspectives possibles pour l’auscultation des barrages en remblais : caractérisation en 3D des matériaux, l’identification de zones d’éventuelles anomalies, suivi de l’évolution spatiale et temporelle des fuites par injection d’une saumure conductrice...

The Campi Flegrei caldera is located in the metropolitan area of Naples (Italy), and it is one of the largest volcanic systems on Earth. Since 1950, this volcanic complex shows significant unrest, which accelerated over the last decade with a rise in the seismic activity, ground deformation, and the extent of the degassing area. Recent studies indicate that the volcanic system is potentially moving toward a critical state, although their authors remain unable to point out when and where a possible eruption could take place. The difficulty of predicting the real volcanic state is here mainly related to the hydrothermal system. Indeed, at the Campi Flegrei, it is difficult to separate the magmatic input signal from the hydrothermal response. Hence, the aim of this thesis is to improve our knowledge on the shallow hydrothermal system of the Solfatara volcano, where most of the renewal activity takes place. A multidisciplinary approach has been performed in two steps: first a geophysical imagery of the volcano and second the modeling of its hydrothermal system.The 3-D electrical resistivity tomography of the crater allows to recognize the main geological units, and their connection with hydrothermal fluid flow features. The interpretation of the resistivity model has been realized thanks to numerous soil complementary measurements: CO2 flux, temperature, self-potential, Cation Exchange Capacity and pH. We identify two liquid-dominated plumes: the Fangaia mud pool and the Pisciarelli fumarole. In the Fangaia area, the comparison between electrical resistivity and velocity models reveals strong gradients related to a sharp transition at the border between the hydrothermal plume and the high diffuse degassing region. Combining electrical resistivity model with hydrothermal tremor sources localization reveal the anatomy of the main fumarolic area. Two separated conduits, gas-saturated, feed the two fumaroles Bocca Grande and Bocca Nuova. These conduits originate from the same gas reservoir located 60 m below the surface. The intense degassing activity, produced in the vicinity of fumaroles, creates large amounts of vapor condensation. The resistivity model reveals this condensate circulation, within a fractured area.All these results are incorporated into a multiphase flow model of the main fumarolic area. The simulation accurately reproduces the fumaroles observables: temperature, flux and CO2/H2O ratio. The model validates the geophysical imagery and confirms the interaction between Bocca Nuova fumarolic conduit and the condensate flow. Hence, this simulation explains for the first time the distinct geochemical signature of the two fumaroles due to a shallow water-interaction. The multidisciplinary approach performed in this thesis constitutes a new step toward a better understanding of hydrothermal interactions. Those phenomena have to be taken into account in order to perform dynamic modelling, and thus apprehend the real state of the volcanic system., Les Champs Phlégréens, situés dans la métropole napolitaine (Italie du sud), forment l’une des plus grandes structures volcaniques au monde. Depuis 1950, ce complexe volcanique manifeste un regain d’activité, qui s’est amplifié au cours de la dernière décennie. Cette accélération s’exprime au travers d’une intensification de la sismicité, de la déformation du sol ainsi qu’une extension de la zone de dégazage. L’ensemble des récentes études s’accorde à dire que le système s’achemine actuellement vers un point critique, sans toutefois pouvoir préciser quand et où pourrait avoir lieu une éventuelle éruption. Cette difficulté à prédire l’état réel du système est principalement associée à la présence d’un système hydrothermal relativement développé. Aux Champs Phlégréens, il est en effet difficile de déconvoluer les signaux provenant du forçage magmatique de ceux résultant de la réponse hydrothermale. L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer les connaissances actuelles du système hydrothermal superficiel du volcan de la Solfatara, lieu où se concentre actuellement la reprise d’activité. Pour cela, une approche multidisciplinaire a été menée en deux phases : l’imagerie géophysique du volcan puis la modélisation de son système hydrothermal.La tomographie haute-résolution de résistivité électrique 3-D du cratère a permis de reconnaître les principales formations géologiques et leurs connexions avec les structures et écoulements hydrothermaux. L’interprétation du modèle de résistivité électrique a été réalisée grâce à un ensemble de mesures superficielles complémentaires : flux de CO2, température, potentiel spontané, capacité d’échange cationique et pH du sol. Deux panaches à dominante liquide ont été identifiés : la mare de boue de la Fangaia et la fumerole de Pisciarelli. À la Fangaia, une étude conjointe des modèles de résistivité électrique et de vitesses du sous-sol (obtenues par l’INGV) établit la présence de forts gradients, à la frontière entre panache hydrothermal et zone de dégazage diffus. Au niveau du principal secteur fumerolien, le modèle de résistivité électrique et la localisation des sources acoustiques révèlent clairement l’anatomie d’une zone fumerolienne. Deux conduits séparés, saturés en gaz, alimentent les fumeroles de Bocca Grande et de Bocca Nuova, depuis un même réservoir de gaz situé à ~50 mètres de profondeur. L’intense dégazage diffus produit à proximité de ces fumeroles occasionne la condensation de vapeur. Le modèle de résistivité électrique met en évidence la circulation souterraine de cet important volume d’eau, canalisée à l’intérieur d’une zone fracturée.En utilisant l’ensemble de ces informations structurelles, un modèle thermodynamique des écoulements multiphasiques de la principale zone fumerolienne a été réalisé. Ce modèle reproduit fidèlement les observables des fumeroles : température, flux et rapport CO2/H2O. Il valide l’imagerie géophysique et confirme l’interaction entre la circulation d’eau de condensation et l’un des conduits fumeroliens. Ainsi, cette simulation explique, pour la première fois par un effet d’interaction superficiel, les différentes signatures géochimiques des deux fumeroles : Bocca Nuova et Bocca Grande. L’approche multidisciplinaire, employée dans cette thèse, constitue une nouvelle étape vers une meilleure connaissance des interactions hydrothermales. Celles-ci doivent être prise en compte dans l’objectif de réaliser des modélisations dynamiques précises permettant d’appréhender in fine l’état réel du système volcanique.

International audience; L'étude des enceintes néolithiques des vallées du Thouet et de la Dive, réalisée dans le cadre d'un Master 2 à l'Université de Toulouse II Jean Jaurès, fait appel à différentes approches telles que la prospection aérienne et la prospection géophysique. Cette dernière, et en particulier la méthode magnétique, est une approche idéale pour la détection de structures fossoyées en terrain calcaire.

Recent studies based on surface observations from Sarpang area in southern-central Bhutan have estimated the Holocene slip rate of 20.8+/-8.8 mm/year. This value is based on a mean vertical uplift rate of 8.8+/-2.1 mm/year and assuming a constant frontal thrust dip angle of 25°+/-5° extrapolated from structural measurements. Since geometry of the fault is a key parameter for discerning the slip rate and its associated seismic hazard assessment, we employed near-surface geophysical approach to accurately constrain the Topographic Frontal Thrust (TFT) geometry at shallow depth. Based on proven effectiveness of near-surface geophysical techniques for studying active faults, we adopted gravity, seismic and electrical resistivity tomography.We deployed geophysical profiles at three key sites along the southern frontal areas of the Bhutan Himalayas. The first study area is in Sarpang, a small town located in southern-central Bhutan where we performed all three geophysical methods adopted. The second site is located in Phuentsholing in the south-western Bhutan, where we performed gravity and electrical resistivity survey. The third site is located between Sarpang and Phuentsholing, in the sub-district of Lhamoizingkha under Dagana district.A stochastic inversion approach was adopted to perform analysis of geophysical data collected from the above sites expect for Lhamoizingkha area. Unlike commonly used approaches based on search for the simplest model, the main advantages of this approach include its ability (1) to assess the fault geometry because no smoothing is applied, (2) to provide a measurement of the uncertainties on the obtained dip angle and (3) to allow trade-off analysis between geometric and either electrical resistivity, velocity or density properties.The stochastic inversion results from Sarpang site show a TFT that is characterized by a flat and listric-ramp geometry with a north dipping dip angle of ca 20°-30° at the upper depth of 0-5 m, steeply dipping angle of 70° in the middle 5-40 m depth and flattening with a dip angle of 20° at deeper depths. These new results allow us to estimate a minimum overthrusting slip rate of 10+/-2 mm/year on the TFT, which is about 60% of the far-field GPS convergence rate of ca 17 mm/year. Based on these constraints we propose that, in Sarpang site, significant deformation partitioning on different faults including the TFT, the Main Boundary Thrust (MBT) and the Frontal Back Thrust (FBT) cannot be ruled out. More importantly, assuming a constant slip rate, the dip angle variations constrained from the present study, corresponds to variations in the uplift rate with distance from the TFT. This, therefore, emphasizes the drawbacks in assuming constant dip angle measured from surface observations and uplift rate estimates based on terrace dating only at the front, which may significantly bias the slip rate estimation.Unlike in Sarpang, the TFT corresponds to the Main Frontal Thrust (MFT) in Phuentsholing. At this site a preliminary study suggests a MFT characterized by a flat and listric-ramp geometry. With additional terrace dating information, slip rate for the Phuentsholing area will be performed in a near future. Overall based on the stochastic inversion results, we propose a MFT geometry similar to that observed in Sarpang but with possible lateral variations in terms of deformation partitioning. In Lhamoizingkha area, the exact location of the MFT is not known. Our preliminary results suggest a complex fault trace and indicate that the MFT is located further north of the current resistivity line deployed in this area. Similar to Phuentsholing site (but contrary to Sarpang), we observed that the MFT is the most frontal structure and therefore most of the convergence in the area could be accommodated by the MFT, which is also in agreement with GPS observations.; Des études récentes menées dans la région de Sarpang au sud du centre du Bhoutan estiment un taux de glissement Holocène de 20,8 +/- 8,8 mm/an sur le chevauchement frontal himalayen (TFT). Cette valeur est basée sur un taux de surrection moyen mesuré de 8,8 +/- 2,1 mm/an et en supposant pour ce chevauchement un pendage constant de 25° +/- 5°. La géométrie des failles est un paramètre clé dans l’estimation de la vitesse de glissement et donc dans l’évaluation de l’aléa sismique. Dans le cadre de ce travail, nous avons utilisé une approche géophysique de proche surface afin d’estimer précisément la géométrie de ce chevauchement.Nous avons déployé des profils géophysiques dans trois sites clés le long de la frontière sud du Bhoutan. La première zone d'étude se trouve à Sarpang, une petite ville située au centre du Bhoutan où nous avons effectué des mesures gravimétriques, sismiques et électriques. Le deuxième site est situé à Phuentsholing dans le sud-ouest du Bhoutan, où nous avons effectué des mesures gravimétriques et de résistivité électrique. Le troisième site est situé entre Sarpang et Phuentsholing, à Lhamoizingkha dans le district de Dagana.Excepté pour la région de Lhamoizingkha, une approche d'inversion stochastique a été adoptée pour analyser des données géophysiques collectées. Contrairement aux approches couramment utilisées basées sur la recherche du modèle le plus simple, les principaux avantages de cette approche sont sa capacité (1) à mieux estimer la géométrie des zones de discontinuité car aucun lissage n'est appliqué, (2) à fournir une mesure des incertitudes sur le pendage obtenu et (3) à permettre une analyse des relations possibles entre les propriétés géométriques et celles du milieu (résistivité électrique, vitesse ou densité).Les résultats d'inversion stochastique du site de Sarpang montrent un TFT qui se caractérise par une géométrie en plat-rampe-plat avec un pendage vers le nord d'environ 20°-30° dans la partie la plus superficielle (profondeur < 5 m), un pendage fort de 70° entre 5 m et 40 m de profondeur et un l'aplatissement avec un pendage de 20° au-delà de 40 m. Ces nouveaux résultats nous permettent d'estimer un taux minimal de glissement de 10 +/- 2 mm/an sur le TFT, soit environ 60% des 17 mm/an associés au taux de convergence GPS moyen obtenu en champ lointain. Sur la base de ces contraintes, il apparait donc qu’on ne puisse pas exclure la possibilité que la déformation soit distribuée sur plusieurs failles, comprenant le TFT, mais également d’autres chevauchements comme le MBT (au nord) ou le FBT (au sud). De plus, en supposant un taux de glissement constant, les variations de pendage obtenues induisent des variations du taux de surrection en fonction de la distance au TFT. Cela souligne les faiblesses des hypothèses couramment faites pour estimer les taux de glissement Holocène sur les failles sismogènes : (1) pendage constant estimé uniquement à partir des observations de surface et (2) estimations du taux de surrection en supposant une surrection identique pour une terrasse fluviale donnée.Contrairement à Sarpang, à Phuentsholing le TFT correspond au chevauchement frontal himalayen (MFT). Sur ce site, l’étude préliminaire que nous avons menée suggère un MFT ayant une géométrie de faille listrique. Des mesures de datations doivent maintenant être effectuées pour estimer le taux de glissement sur le MFT dans cette zone. Dans la région de Lhamoizingkha, l'emplacement exact du MFT n'est pas connu. Nos résultats préliminaires suggèrent une géométrie complexe de la trace de la faille en surface et indiquent que le MFT est situé plus au nord de la ligne de résistivité déployée dans cette zone. À l'instar du site de Phuentsholing (mais contrairement à Sarpang), nous avons observé que le MFT était la structure la plus frontale et que l’essentiel de la convergence dans cette zone pouvait être accommodé par le MFT, comme semble le suggérer les observations GPS.

23rd European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, MALMÖ, SUEDE, 03-/09/2017 - 07/09/2017; In this study, we introduce a new database framework for levee investigation. We are considering on an equal footing geophysical and geotechnical investigation methods in order to assist the agencies and levee managers in selecting the most relevant methods for the levees' characterization. For this to be possible, we are taking into account the environmental constraints, the pathologies and the failure modes of the levees. The other aspect of this work is to open new ways of reflection in the research community with an important bibliographic work being carried out. We first focus on the relations between pathological physical properties and failure modes of a levee in order to identify which properties and characteristics of a levee need to be estimated. Then, we display our new database framework using the example of the Electrical Resistivity Tomography method. This work finally insists on the benefits of such a structure to propose new method investigation combinations and to provide a significant quantity of references for the research community.

Through their instabilities, internal gravity waves, which propagate in stratified fluids, play a paramount role in the oceanic dynamics. Indeed, their instabilities transfer energy to small scales and lead to mixing. Among these instabilities, we studied the triadic resonant instability (TRI). This process is characterized by the generation from a primary wave of two secondary internal waves, whose frequencies and wave vectors fulfill the spatial and time resonance conditions. If the fluid is also rotating (which is in generally the case in geophysics), rotation changes not only the properties of internal waves, which, in this case, are named inertia-gravity waves, but also the properties of the TRI. The experimental study on a rotating plateform of the instability of a controlled internal wave beam highlighted the role played by rotation on TRI features, such as the instability threshold or the characteristics of the secondary waves. Moreover, these results are in excellent agreement with an asymptotic development of the instability that takes into account the finite width of the wave beam, key parameter in a laboratory and oceanic context. this effect is responsible for the existence of a critical latitude in the ocean.In a second part of this work, we built a new wave generator, which allowed for the study of tridimensional axisymmetric waves. The axisymmetric modes generated by this new set-up were characterized and compared to analytical solutions. The generator can also produce a localized axisymmetric bump which focalises the wave in the center of the tank. By changing the group velocity of the waves, through a non-linear stratification, we are able to create a large energy build-up at the point of focalisation. Depending on the amplitude of the wave, we observe the transition from a stable state to a strongly unstable one.; Au travers de leurs instabilités, les ondes internes de gravité, qui se propagent dans les fluides stratifiés, jouent un rôle crucial dans la dynamique océanique. En effet, ces instabilités transfèrent de l'énergie vers les petites échelles et créent ainsi du mélange. Parmi ces mécanismes, nous avons étudié l'instabilité triadique résonante (TRI). Ce processus se caractérise par l'émission à partir d'une onde-mère de deux ondes-filles, dont les fréquences et vecteurs d'onde vérifient avec l'onde-mère des conditions de résonance temporelle et spatiale. Dans le cas où une rotation globale du fluide (cas général en géophysique) s'ajoute à la rotation, celle-ci va changer les propriétés non seulement des ondes internes, on les appellera alors ondes gravito-inertielles, mais aussi de la TRI. L’étude expérimentale sur table tournante de l'instabilité d'un faisceau de forme contrôlée d'onde gravito-inertielle a mis en évidence l’importance de la rotation sur les caractéristiques de la TRI, comme le seuil d'instabilité ou les caractéristiques des ondes secondaires. En outre, ces résultats sont en très bon accord avec un développement asymptotique de cette instabilité qui prend en compte la taille finie du faisceau, paramètre déterminant au laboratoire et dans un contexte océanique. Cet effet est responsable notamment de l'existence d'une latitude critique dans l'océan.Dans un second temps, la réalisation d'un nouveau type de générateur d'onde axisymétrique a permis d'étudier la propagation d'ondes axisymétriques à trois dimensions. Les modes axisymétriques générés par ce nouveau dispositif ont été caractérisés et comparés aux solutions analytiques. Ce dispositif permet également de créer une excitation annulaire localisée qui focalise les ondes internes au centre de la cuve. En changeant la vitesse de groupe de ces ondes, au travers d'une stratification non-linéaire, nous pouvons créer une forte accumulation d'énergie au point de focalisation. En fonction de l'amplitude de l'excitation, on observe la transition entre un état stable vers un état fortement instable.

The difficulty of dealing with complex geotechnical projects implies the necessity to determine adequately soil’s behaviour with strain’s increase. The information provided for these geotechnical studies mostly concerns soil’s in situ resistance and it is only punctual. In order to fully characterize soil’s behaviour with strains, this work exposes a detailed study of the shear modulus evolution with increasing strain by using surface waves methods, geotechnical laboratory tests such as soil mechanics tests and geotechnical in situ tests such as pressure meter test. More sophisticated tests such as resonant column test and cyclic triaxial test have been also used for this purpose. The experimental program described soil behaviour as being nonlinear. This observed behaviour permitted to propose an approach of characterizing the behaviour of soil incase if the needed information is only partial. This thesis manuscript presents a data synthesis of different types of in situ and laboratory tests which allowed describing soil shear modulus evolution for different ranges of deformation; Les projets géotechniques deviennent de plus en plus complexes et il s’avère alors nécessaire de caractériser de manière complète le comportement du sol dans les différentes plages de déformations sollicitées par le projet. Cependant les moyens mis en place lors de ces études sont souvent limités à quelques essais ponctuels lesquels ne donnent pour la plupart qu’une information liée à la résistance du terrain. Afin de caractériser de manière complète le comportement du sol avec la déformation, ce travail expose une étude détaillée de l’évolution du module de cisaillement avec la déformation en utilisant les méthodes d’ondes de surface, les essais géotechniques de laboratoire de mécanique des sols et les essais géotechniques in situ au pressiomètre. Des essais plus sophistiqués tels que l’essai à la colonne résonnante étau triaxial cyclique ont été aussi utilisés dans ce cadre. Le programme expérimental a permis de déterminer que le comportement du sol est non linéaire avec la déformation. Les observations réalisées ont permis de pouvoir proposer une démarche de caractérisation du comportement du sol en cas de disposition d’une information partielle. Ce mémoire de thèse présente une synthèse des données collectées par différents types d’essais in situ et en laboratoire qui ont permis de décrire l’évolution du module de cisaillement dans les différentes plages de déformations

Le présent travail concerne l’étude hydrogéophysique par intégration de l’outil SIG des rides prérifaines. Ces dernières sont caractérisées par une série sédimentaire jurassique très variée et surmontée en légère discordance angulaire par les dépôts transgressifs du Miocène supérieur. L’étude hydrogéologique sur la base des campagnes piézométriques et de caractérisation physico-chimique a permis de mettre en évidence le sens des écoulements souterrains dans les différents aquifères qui présentent en général une bonne qualité des eaux, ainsi qu’une fracturation et perméabilité importante qui permet d’avoir des débits allant jusqu’au 40l/s. Les résultats des campagnes géophysiques par prospection sismique réalisée dans les rides prérifaines et plus précisément celles réalisées sur le secteur d’étude couvrant le synclinal de Ain Kerma et les rides ont permis l’élaboration de plusieurs cartes interprétatives qui ont permis de suivre les horizons aquifères potentiels avec la mise en évidence des failles qui ont structuré les rides. La tomographie électrique appliquée aux deux sites des sources thermales de Moulay Driss Zerhoun et celle de Moulay Yacoub Sghir a permis de contribuer à la compréhension hydrogéologique des rides a permis de mettre en évidence les failles d'alimentation de ces sources., Journal Maghrébin des Sciences Pure & Appliquée, Vol 3, No 1 (2017)

We show that for a large class of finite dimensional input-output positive systems that represent networks of transport and diffusion of solute in geological media, there exist equivalent multi-rate mass transfer and multiple interacting continua representations, which are quite popular in geo-sciences. Moreover, we provide explicit methods to construct these equivalent representations. The proofs show that controllability property is playing a crucial role for obtaining equivalence. These results contribute to our fundamental understanding on the effect of fine-scale geological structures on the transfer and dispersion of solute, and, eventually, on their interaction with soil microbes and minerals.

Créé en 1967 à l’initiative de Jean-François Denisse, l’Institut national d’astronomie et de géophysique (Inag) a présidé à la construction du télescope de 3,60 mètres Canada-France-Hawaii (TCFH). Roger Cayrel, directeur adjoint de l’institut national et responsable du projet TCFH, revient sur la construction de cet instrument de renommée mondiale… Founded in 1967 on the initiative of Jean-François Denisse, the National Institute of Astronomy and Geophysics (Inag) has conducted the construction of the 3.6 meter Canada-France-Hawaii Telescope (TCFH). Roger Cayrel, deputy director of the National Institute and head of the TCFH project, tells how this world-class instrument was built…

This thesis develops, analyzes and demonstrates several valuable applications of randomized fluid dynamics models referred to as under location uncertainty. The velocity is decomposed between large-scale components and random time-uncorrelated small-scale components. This assumption leads to a modification of the material derivative and hence of every fluid dynamics models. Through the thesis, the mixing induced by deterministic low-resolution flows is also investigated. We first applied that decomposition to reduced order models (ROM). The fluid velocity is expressed on a finite-dimensional basis and its evolution law is projected onto each of these modes. We derive two types of ROMs of Navier-Stokes equations. A deterministic LES-like model is able to stabilize ROMs and to better analyze the influence of the residual velocity on the resolved component. The random one additionally maintains the variability of stable modes and quantifies the model errors. We derive random versions of several geophysical models. We numerically study the transport under location uncertainty through a simplified one. A single realization of our model better retrieves the small-scale tracer structures than a deterministic simulation. Furthermore, a small ensemble of simulations accurately predicts and describes the extreme events, the bifurcations as well as the amplitude and the position of the ensemble errors. Another of our derived simplified model quantifies the frontolysis and the frontogenesis in the upper ocean. This thesis also studied the mixing of tracers generated by smooth fluid flows, after a finite time. We propose a simple model to describe the stretching as well as the spatial and spectral structures of advected tracers. With a toy flow but also with satellite images, we apply our model to locally and globally describe the mixing, specify the advection time and the filter width of the Lagrangian advection method, as well as the turbulent diffusivity in numerical simulations.; Cette thèse concerne le développement, l'extension et l'application d'une formulation stochastique des équations de la mécanique des fluides introduite par Mémin (2014). La vitesse petite échelle, non-résolue, est modélisée au moyen d'un champ aléatoire décorrélé en temps. Cela modifie l'expression de la dérivée particulaire et donc les équations de la mécanique des fluides. Les modèles qui en découlent sont dénommés modèles sous incertitude de position. La thèse s'articulent autour de l'étude successive de modèles réduits, de versions stochastiques du transport et de l'advection à temps long d'un champ de traceur par une vitesse mal résolue. La POD est une méthode de réduction de dimension, pour EDP, rendue possible par l'utilisation d'observations. L'EDP régissant l'évolution de la vitesse du fluide est remplacée par un nombre fini d'EDOs couplées. Grâce à la modélisation sous incertitude de position et à de nouveaux estimateurs statistiques, nous avons dérivé et simulé des versions réduites, déterministe et aléatoire, de l'équation de Navier-Stokes. Après avoir obtenu des versions aléatoires de plusieurs modèles océaniques, nous avons montré numériquement que ces modèles permettaient de mieux prendre en compte les petites échelles des écoulements, tout en donnant accès à des estimés de bonne qualité des erreurs du modèle. Ils permettent par ailleurs de mieux rendre compte des évènements extrêmes, des bifurcations ainsi que des phénomènes physiques réalistes absents de certains modèles déterministes équivalents. Nous avons expliqué, démontré et quantifié mathématiquement l'apparition de petites échelles de traceur, lors de l'advection par une vitesse mal résolu. Cette quantification permet de fixer proprement des paramètres de la méthode d'advection Lagrangienne, de mieux le comprendre le phénomène de mélange et d'aider au paramétrage des simulations grande échelle en mécanique des fluides.

L'étude préalable du sol en place est une étape indispensable à la conception d'une zone de rejet végétalisée. Parmi les mesures demandées figure la mesure de la vitesse d'infiltration indispensable au dimensionnement de l'ouvrage, surtout s'il s'agit d'une recherche d'infiltration partielle et/ou non permanente ou d'une aire d'infiltration. Les textes et guides actuels ne proposent cependant pas de méthodologie pour localiser l'emplacement de ces mesures (à la surface du site et en profondeur). Ce problème se pose tout particulièrement en présence d'anthroposol (sol fortement remanié par l'activité humaine) comme cela est fréquemment le cas à l'abord des stations de traitement des eaux usées. Ce document propose une méthodologie itérative permettant d'établir, à un coût proportionné à la taille du projet et à la complexité du site à investiguer, une représentation conceptuelle de la proche surface (les premiers mètres du sol) en distinguant les zones et les couches susceptibles de fortement influencer les écoulements d'eau usée traitée dans le sol. La méthodologie proposée repose en grande partie sur l'utilisation de méthodes géophysiques qui permettent d'analyser de grandes surfaces ou de grandes sections de la proche surface en un temps court. Ces outils (la conductimétrie électro-magnétique et la tomographie de résistivité électrique) permettent d'identifier de grands ensembles homogènes et donc d'adapter le plan d'échantillonnage à la question posée. Ils ne se substituent pas à la mesure d'infiltration car les grandeurs géophysiques ne permettent pas de quantifier les vitesses d'infiltration. Une telle approche est plus rapide et moins coûteuse qu'un plan d'échantillonnage pseudo-aléatoire. L'utilisation d'un pénétromètre dynamique portable couplé à un essai géo-endoscopique est également présenté comme une méthode innovante permettant d'affiner la localisation des points de mesure. Ce type d'étude, associée à une connaissance du contexte géologique local, est susceptible d'aider l'hydrogéologue expert dans son évaluation du risque pour le milieu récepteur souterrain, et de permettre un positionnement et un dimensionnement optimisés de l'ouvrage d'infiltration.

Our objective was to analyse the usefulness of the electrical resistivity method to discriminate the spatial and time variabilité of the soil water content at the field scale. The electrical resistivity was chosen as a 3D, exhaustive and non destructive method. However the interpretation of the electrical measurements is delicate because the electrical resistivity is affected by several soil parameters that are usually in interaction and can vary with time. Our study presented then two experimental parts.Firstly, we aimed at describing by laboratory experiments the relationships between the electrical resistivity and both the soil water content and the soil salinity, in the range of these variables commonly encountered in the field for non saline soils. The temperature effect on the electrical resistivity measurements was analysed on undisturbed soil cores and the limits of validity of the conversion models commonly found in literature were discussed. We showed that the effect of the concentration of the soil solution on the soil electrical resistivity could be neglected by comparison with the effect of the water content. The latter was mainly related to the volume resistivity but, for some horizons, the surface resistivity was not negligeable, even for high water contents.Following laboratory results, a second part of our work consisted in a time monitoring of the soil electrical resistivity and the soil moisture at the field scale. Our analysis of the spatial and temporal variability has permitted to discriminate three temporal homogeneous zones, both for electrical resistivity ans the water content, that were mainly related to the soil map. These homogeneous zones were then discussed in regard to the hydric behaviour of soils., Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la modélisation du fonctionnement hydrodynamique spatialisé des sols à l’échelle intraparcellaire. L’objectif est de discuter les potentialités d’une méthode géophysique électrique - la résistivité électrique - pour la caractérisation de la variabilité spatio-temporelle des teneurs en eau des sols à l’échelle parcellaire. La méthode géophysique de résistivité électrique a été choisie car elle intègre les sols dans leurs trois dimensions, est exhaustive et non destructive. Cependant, si la résistivité électrique est fonction de la teneur en eau des sols, elle dépend également d’autres variables pédologiques. Pour atteindre notre objectif, notre travail s’est donc déroulé en deux étapes. Dans un premier temps, l’effet de plusieurs variables du sol sur la résistivité électrique a été analysé en conditions contrôlées au laboratoire. Nous avons mis en évidence que, dans la gamme de concentration en solutés fréquemment retrouvée dans les sols de notre site d’étude, la concentration de la solution du sol influençait peu la résistivité électrique. Celle-ci est, en revanche, très dépendante de la teneur en eau, donc de la composante volumique de la résistivité. Cependant, pour certains horizons, la résistivité d’origine surfacique ne peut être négligée, quelle que soit la teneur en eau de l’horizon. Nous avons également analysé les effets de la température sur la résistivité électrique du sol et nous avons discuté des limites d’application des modèles de conversion de la littérature dans le cadre d’étude sur des échantillons de sol non perturbés. Dans un second temps, et sur la base de ces résultats de laboratoire, nous avons mené une analyse comparative spatio-temporelle entre des mesures de résistivité électrique et des mesures de teneur en eau sur une parcelle de 2 hectares en Petite Beauce, à l’échelle de la saison. Nous avons montré que la résistivité électrique permet de décrire, sous certaines conditions, la variabilité spatio-temporelle des teneurs en eau avec une haute résolution et conduit à délimiter des zones présentant une homogénéité spatio-temporelle de teneurs en eau.

When water cannot be discharged to superficial water body or the discharge volume needs to be limited, treated wastewater downstream a treatment plant can be infiltrated. Operational and environmental challenges emerge from this practice: how to size infiltration facilities and what will be the impact of the treated wastewater on groundwater quality? Preliminary studies are recommended for soil-based constructed wetlands and compulsory when permanent infiltration is needed. Unfortunately there is no guideline on how to deal with spatial heterogeneity of soil properties. They can greatly influence water pathway in the soil and the quantities of treated wastewater that can infiltrate. The aim of this article is to introduce a methodology that associates geophysical measurements and more localized ones in order to better described the near-surface with a particular focus on field saturated hydraulic conductivity. Starting from the fastest and coarsest method, the suggested hierarchical process allows optimizing the sampling strategies for longer and more accurate measurements. Therefore, such a methodology, while increasing the quality of results, may also reduce the time and cost of preliminary studies. Two applications are presented demonstrating the advantages of associating several methods. They also underline the input of using geophysical methods on soil that have been largely modified by human activity. Lorsqu'il n'existe pas d'autre exutoire possible ou que l'on souhaite réduire les volumes déversés vers le milieu récepteur superficiel, l'eau usée traitée à la sortie des stations d'épuration est infiltrée à proximité. Cette pratique fait émerger des questionnements d'ordre opérationnel et environnemental : comment dimensionner un ouvrage d'infiltration et quels sont les impacts éventuels sur le milieu récepteur souterrain ? Des études préalables sont recommandées pour les zones de rejet végétalisées et obligatoires dans le cas des zones d'infiltration mais aucun document ne précise comment prendre en compte l'hétérogénéité spatiale des propriétés du sol. Ces dernières pouvant fortement influencer le cheminement de l'eau vers la nappe ainsi que les quantités susceptibles d'être infiltrées. Le présent article introduit une méthodologie couplant des mesures géophysiques spatialisées et des mesures ponctuelles afin de décrire au mieux la configuration de la proche surface, notamment sa conductivité hydraulique au champ. Le processus hiérarchique proposé permet, en allant de la mesure la plus rapide et la moins précise, à la mesure la plus longue et la plus précise, d'optimiser les plans d'échantillonnage et ainsi réduire le temps et le coût de l'étude. Deux exemples d'application de la méthodologie sont présentés mettant particulièrement en évidence la complémentarité des outils et l'apport de la géophysique notamment sur des milieux fortement remaniés par l'homme.

L'étude préalable du sol en place est une étape indispensable à la conception d'une zone de rejet végétalisée. Parmi les mesures demandées figure la mesure de la vitesse d'infiltration indispensable au dimensionnement de l'ouvrage, surtout s'il s'agit d'une recherche d'infiltration partielle et/ou non permanente ou d'une aire d'infiltration. Les textes et guides actuels ne proposent cependant pas de méthodologie pour localiser l'emplacement de ces mesures (à la surface du site et en profondeur). Ce problème se pose tout particulièrement en présence d'anthroposol (sol fortement remanié par l'activité humaine) comme cela est fréquemment le cas à l'abord des stations de traitement des eaux usées. Ce document propose une méthodologie itérative permettant d'établir, à un coût proportionné à la taille du projet et à la complexité du site à investiguer, une représentation conceptuelle de la proche surface (les premiers mètres du sol) en distinguant les zones et les couches susceptibles de fortement influencer les écoulements d'eau usée traitée dans le sol. La méthodologie proposée repose en grande partie sur l'utilisation de méthodes géophysiques qui permettent d'analyser de grandes surfaces ou de grandes sections de la proche surface en un temps court. Ces outils (la conductimétrie électro-magnétique et la tomographie de résistivité électrique) permettent d'identifier de grands ensembles homogènes et donc d'adapter le plan d'échantillonnage à la question posée. Ils ne se substituent pas à la mesure d'infiltration car les grandeurs géophysiques ne permettent pas de quantifier les vitesses d'infiltration. Une telle approche est plus rapide et moins coûteuse qu'un plan d'échantillonnage pseudo-aléatoire. L'utilisation d'un pénétromètre dynamique portable couplé à un essai géo-endoscopique est également présenté comme une méthode innovante permettant d'affiner la localisation des points de mesure. Ce type d'étude, associée à une connaissance du contexte géologique local, est susceptible d'aider l'hydrogéologue expert dans son évaluation du risque pour le milieu récepteur souterrain, et de permettre un positionnement et un dimensionnement optimisés de l'ouvrage d'infiltration.

Scale is the key concept when dealing about survey and particularly for the geophysical survey over large areas. At first, the role of geophysics in rescue archaeology is described. After noticing the known role of geophysics in academic archaeology, we analyze the arguments given for its scarce use in preventive archaeology and in particular for large development projects in France. Secondly, a European perspective is made. Finally, a history of several experiences undertaken in France since 1995 is raised., La notion d'échelle est au coeur de la question de la prospection et particulièrement pour celui de la détection géophysique sur les grandes surfaces. Dans un premier temps, nous développons la place de la géophysique dans le diagnostic archéologique. Après avoir souligné l'utilisation maintenant reconnue de la méthode géophysique en archéologie programmée, nous analysons les arguments avancés pour justifier de son faible développement en archéologie préventive en France et en particulier sur les grands projets d'aménagement du territoire. Dans un second temps, une mise en perspective au niveau de l'Europe est faite. Enfin un historique de plusieurs expériences en France depuis 25 ans est dressé.

This paper investigates the combined use of extensive geotechnical, hydrogeological and geophysical techniques to assess a small earth dyke with a permanent hydraulic head, namely a canal embankment. The experimental site was chosen because of known issues regarding internal erosion and piping phenomena. Two leakages were visually located following the emptying of the canal prior to remediation works. The results showed a good agreement between the geophysical imaging techniques (Electrical Resistivity Tomography, P- and SH-waves Tomography) and the geotechnical data to detect the depth to the bedrock and its lateral variations. It appeared that surface waves might not be fully adapted for dyke investigation because of the particular geometry of the studied dyke, non-respectful of the 1D assumption, and which induced depth and velocity discrepancies retrieved from Rayleigh and Love waves inversion. The use of these classical prospecting techniques however did not allow to directly locate the two leakages within the studied earth dyke. The analysis of ambient vibration time series with a modified beam-forming algorithm allowed to localize the most energetic water flow prior to remediation works. It was not possible to detect the leakage after remediation works, suggesting that they efficiently contributed to significantly reduce the water flow. The second leakage was not detected probably because of a non-turbulent water flow, generating few energetic vibrations.

La problématique de l'eau au Sahara algérien ne date pas d'aujourd'hui : ressources en eau de surface naturellement faibles et provenant exclusivement des crues temporaires et irrégulières des oueds, aquifères parfois restreints à de petits corridors alluviaux dont la structure et la géométrie sont mal connues, rapide développement démographique et économique. La région de Tamanrasset, autour de la grande ville de l'extrême Sud de l'Algérie, s'approvisionne en eau dont l'origine est exclusivement souterraine. Les nappes d'inféro-flux, très sollicitées, à cause de leur facilité d'accès et de leur bonne qualité, sont toutefois très fragiles. Leur recharge est en effet assurée par des pluies occasionnelles ne dépassant pas 85 mm/an sur la partie la plus haute (2700m). Afin, de mieux gérer ces ressources, une bonne connaissance de l'aquifère est indispensable. L'objectif de ce travail est de reconstituer la structure de l'aquifère en croisant plusieurs outils géologiques et géophysiques. Le contraste important entre les résistivités électriques du socle d'une part et des alluvions d'autre part, nous a incités à employer la tomographie électrique. Cinq profils de tomographie électrique ont été réalisés dans les cuvettes alluvionnaires sur le tronçon allant de la ville jusqu'à une distance de 17 km vers le Nord. L'interprétation des résultats a été obtenu par inversion par le logiciel RES2DINV. La synthèse de ces données a permis d'établir un modèle lithologique du système aquifère. Ce dernier est composé principalement d'une couche alluvionnaire d'une épaisseur de 25 m en moyenne surmontant une couche d'altérite d'une quinzaine de mètres d'épaisseur en moyenne, elle même reposant sur un socle cristallin imperméable.

International audience; The Larzac Plateau is delimited by vertical cliffs whose geometry is controlled by vertical joints. Cliff's erosion involves landslides initiated by incremental enlargement of joints that progressively detach rock columns at very low velocities (1.2 mm/yr). We find that enlargement of joints is linked to intraseasonal thermal cycles ranging between 2-15 days in relation with dilation/contraction of rock blocks trapped inside the joints. The mechanism involves two successive stages in which blocks create a wedging and a ratcheting effect on the rock column. Wedging is associated with compressional forces acting on the rock column, resulting from temperature increase and dilation of the shallow rocks. Ratcheting is associated with downward displacement of blocks by gravity to a new equilibrium position, resulting from temperature decrease and contraction of shallow rocks. The displacement vector in a thermal cycle is split into a plastic and a thermal component; plastic displacements range between 10 – 200 μm according to the seasons, and are absorbed along a shear plane dipping ~40° beneath the rock column: they are largest during autumn and winter, minor during spring and negligible in summer. This deformation mechanism is termed thermomechanical creep as permanent deformations are associated to mechanical forces induced by short-term thermal cycles.

Fractures are ubiquitous in the Earth’s crust. From the scale of a few cm to several km,fractures can act as conduits or barriers to fluid flow and play a major role in several processesand applications, including groundwater extraction, contaminant migration in fractured rock,underground storage of disposed nuclear waste and sequestration of carbon dioxide, as wellas geothermal heat migration. A fracture’s geometrical properties such as aperture variationsalong its plane influence fluid flow and transport within. Nevertheless, it is a challengingtask to statistically characterize aperture variations of a single fracture because these areoften self-affine; a property that implies similar patterns over several spatial scales. Classicalhydrological tests are spatially sparse and do not provide direct information about aperturevariations. This limitation can partly be overcome by hydrogeophysics, which combinesgeophysical methods with hydrological experiments. Here, we present experimental andtheoretical advances on the use of ground penetrating radar (GPR) alone and also combinedwith push-pull tests for improved fracture aperture characterization. On the theoreticalaspect we used analytical solutions to develop a modeling framework that simulates GPRreflections from fractures with heterogeneous aperture distributions, embedded in a uniformrock matrix. In the presence of aperture heterogeneity in a single fracture, we demonstratethat classical aperture-inference approaches that rely on uniform fracture properties leadto biased estimates of mean aperture. The modeling framework is suitable for GPR use infractured rock but is also suitable for other applications such as fracture imaging in concrete.On the experimental side, we present the first experiments in which the migration of asaline tracer is imaged during a push-pull test. The GPR data are informative about thedynamics of the tracer plume and the fractures involved in the experiment, but also highlightdensity effects that decrease our ability to infer natural flow dynamics and processes, such asambient flow. We address the density issue by introducing a neutrally-buoyant, yet electricallyconductive tracer, which consists of ethanol mixed with a saline tracer. A comparison ofresults from the two types of tracer tests demonstrates that the addition of ethanol diminishesthe density effect; we therefore suggest that neutrally buoyant tracers should be used inhydrogeophysics. Finally, we introduce a simultaneous modeling approach that can simulatethe combined experiments. The coupled model can be applied within a Markov-chain Monte-Carlo inversion of the data from the combined experiment to infer a fracture’s geometricproperties., Les fractures sont omniprésentes dans la croûte terrestre. Sur une échelle de quelques cm àplusieurs km, les fractures peuvent servir de conduits ou de barrières aux écoulements desfluides et jouent un rôle majeur dans divers processus et applications comme l’extractiondes eaux souterraines, la migration des contaminants dans les roches fracturées, le stockagesouterrain des déchets nucléaires mais aussi la séquestration du dioxyde de carbone et lestockage géothermique. Les propriétés géométriques d’une fracture telles que les variationsd’ouverture sur son plan influencent l’écoulement et le transport du fluide. Au sein d’unefracture, la caractérisation statistique des ouvertures est délicate puisque celles-ci présententsouvent une auto-affinitude ; une propriété qui implique des motifs similaires à plusieurséchelles spatiales. Les expériences hydrologiques classiques par leur caractère discret surle terrain ne fournissent pas d’informations directes sur les variations d’ouvertures. Cettelimitation peut en partie être surmontée par l’hydrogéophysique qui combine des méthodesgéophysiques avec des expériences hydrologiques. Dans cette étude, nous présentons desavancées expérimentales et théoriques dédiées à l’utilisation du géoradar (GPR) seul et aussicombinées avec des essais push-pull afin de caractériser plus précisément l’ouverture desfractures. Sur le plan théorique, nous avons utilisé des solutions analytiques et développé uncadre de modélisation pour simuler les réflexions GPR dans le milieu fracturé. Les fracturesqui le composent sont caracterisées par des ouvertures hétérogènes mais sont intégréesdans une matrice de roche uniforme. En présence de cette hétérogénéité, nous avons dé-montré que les approches classiques qui reposent sur une ouverture de fracture uniforme,conduisent à des estimations fortement biaisées de l’ouverture moyenne. Ce cadre de mo-délisation est important pour l’utilisation du GPR dans un aquifèr fracturé mais convientégalement à d’autres applications, telles que l’imagerie des fractures dans le béton. Sur leplan expérimental, nous avons réalisé les premières expériences permettant la visualisationde la migration d’un traceur salin lors d’un test push-pull. Les données GPR obtenues ontpermis de mesurer la dynamique du panache du traceur et de décrire la nature des fractures.De plus, elles ont mis en évidence des effets de densité qui sont délétères pour les inférencesde la dynamique et des processus naturels d’écoulement, comme l’écoulement ambiant.Pour remédier à ces effets, des mesures ont été réalisées en ajoutant de l’éthanol au traceursalin afin d’obtenir une flottabilité neutre tout en conservant la conductivité électrique. Lacomparaison des résultats pour les deux types de traceurs montrent que l’ajout d’éthanolpermet d’éliminer les effets de densité. C’est pourquoi nous suggérons que des traceurs dedensité neutre soient utilisés pour les expériences hydrogéophysiques. Enfin, nous introdui-sons un modèle simultané qui peut simuler les expériences push-pull et GPR. Ce modèlepourrait permettre d’inférer les propriétés d’une fracture par les donn