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The use of geophysical methods in dam sites investigations and safety monitory has proved their good value and versatility in many earthfill dam sites as early as the 1920s. In the following years great development has occurred in the methods, application procedures and tools used. They may be considered today as good ways for carrying out observation tasks on existing dams in non-intrusive and much faster and cheaper ways than the traditional geotechnical methods. It is possible using them to discover anomalies in the dam body or its foundation at an early stage and allowing quick intervention repair works. These methods seek to register and present variations in the basic geotechnical material properties in dams such as; bulk density, moisture content, elasticity, mechanical properties of rocks, electrical resistivity and mineralogy and magnetic properties and so forth. Such variations can indicate increasing seepage flow, progression in cracks’ sizes, formation of voids, caverns and other instability manifestations. Depending on how any investigation is carried out and the targeted anomaly, there is now selection of these methods such as: Electromagnetic Profiling (EM), Electrical Resistivity Tomography (ERT), Self- Potential (SP), Ground Penetration Radar (GPR), variety of Seismic Methods (SM) which can be applied using such equipment as in Seismic refraction, Seismic Reflection, Multi Analysis of Rayleigh surface waves (MASW) instruments, or using Refraction Micrometer (ReMi), macro-gravity method, and Cross-Hole Seismic Tomography. In addition, Temperature Measurements and other less used methods can be used like Microgravity measurement, Magnetic Profiling and Radio Magnetotelluric methods. An attempt is made here to cover the details of these methods, their advantages and limitations and to prove their usefulness in many dam sites all over the world. One observed issue is their adaptability to embankment dams more than to concrete dams and their popularity for checking seepage related problems and material changes within dam bodies and their foundations such as formation of voids and sinkholes. Validerad;2020;Nivå 1;2020-09-29 (johcin)

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

Dans le cadre du projet de renforcement des liaisons routières au Maroc, entre les villes de Nador et d'Al Hoceïma pour desservir la future infrastructure portuaire 'Nador West Med' (NWM), la Banque Mondiale souhaite aborder l'amélioration de la qualité de ces investissements routiers et de leur résilience, et en particulier accroître leur durabilité et leur résistance aux risques naturels (notamment l'érosion). Pour cela, elle a souhaité une assistance technique et des conseils en géotechnique sur le projet d'aménagement de la RN16, considérant que les tronçons de route concernés se situent dans des zones très difficiles sur le plan géotechnique. Le groupement Cerema-UGE-IDAFA a proposé dans une première phase d'analyser la situation de la RN16 actuelle vis-à-vis des risques géologiques et géotechniques par le biais d'une enquête auprès des services du Ministère marocain de l'Equipement, du Transport de la Logistique et de l'Eau (METLE) et d'une mission sur le terrain. Cette première phase doit alimenter une deuxième phase d'analyse de l'étude préliminaire du projet pour apporter des conseils d'études complémentaires appropriées pour l'avant-projet.

Editorial du numéro spécial : Modélisation Physique en Géotechnique - Partie 1

Dans le cadre du projet de renforcement des liaisons routières au Maroc, entre les villes de Nador et d'Al Hoceïma pour desservir la future infrastructure portuaire 'Nador West Med' (NWM), la Banque Mondiale souhaite aborder l'amélioration de la qualité de ces investissements routiers et de leur résilience, et en particulier accroître leur durabilité et leur résistance aux risques naturels (notamment l'érosion). Pour cela, elle a souhaité une assistance technique et des conseils en géotechnique sur le projet d'aménagement de la RN16, considérant que les tronçons de route concernés se situent dans des zones très difficiles sur le plan géotechnique. Le groupement Cerema-UGE-IDAFA a proposé dans une première phase d'analyser la situation de la RN16 actuelle vis-à-vis des risques géologiques et géotechniques par le biais d'une enquête auprès des services du Ministère marocain de l'Equipement, du Transport de la Logistique et de l'Eau (METLE) et d'une mission sur le terrain. Cette première phase a alimenté une deuxième phase d'analyse de l'étude préliminaire du projet pour apporter des conseils d'études complémentaires appropriées pour l'avant-projet, en particulier vis-à-vis de familles de risques. Ces familles de risques géologiques et géotechniques ont été mises en évidence par télédétection d'images satellitaires et confortées par une visite de terrain.

The Grand Paris Express project involves the construction of numerous new metro stations, where most of the retaining walls are multi-strutted diaphragm walls. This work proposes an analysis of numerous measurements’ results carried out on three stations of the southern section of Line 15 and a comparison between the behaviors observed and the results of calculations by the finite element method and the subgrade reaction coefficient method. The aim is to improve not only the knowledge of the behavior of deep excavations in Parisian soil layers, but also to deepen the understanding of the calculation methods, to define their limits and the precision that can be expected, and to point out inconsistencies between different approaches.The first part of the thesis presents a state of the art on different types of instrumentation systems that can be used to monitor the behavior of geotechnical structures. Specific examples of inconsistencies between predictive methods and instrumentation installed on full-scale excavations have been highlighted. Two case studies described in literature are discussed in detail to draw attention to the essential role of defining the models’ input parameters.The second part thoroughly describes three case studies of deep excavations that are part of southern section of Line 15 of the Grand Paris Express metro extension: Les Ardoines, Vitry Centre and Créteil l'Echat stations. In addition to the monitoring program initially planned for these sites, complementary instrumentation systems were installed as part of this thesis to obtain information on the pressures at the interface between the diaphragm wall and the ground, the bending moments in the diaphragm wall and the settlements behind it during excavation works. The results of the monitoring systems are compared with each other, then with predictive models.In the third part, we propose a summary of all the instrumentation results as well as of the calculations carried out for all three sites. The common elements as well as the differences between the behaviors of the three sites are underlined. The amount of data collected makes it possible to draw conclusions on the behaviors of steel props as well as diaphragm walls. We also seek to introduce useful recommendations for the modeling of this type of structures, specifically the choice of the different input parameters for both predictive methods, with the aim of designing similar structures. At last, a discussion is oriented on the organization of monitoring programs for such large infrastructure projects in order to improve the reliability and understanding of instrumentation data, Le projet du Grand Paris Express comporte la construction de nombreuses nouvelles gares, réalisées pour la plupart au moyen de parois moulées multi-butonnées. Ce travail propose une analyse des résultats de nombreuses mesures réalisées sur trois gares de la Ligne 15 Sud et une comparaison entre les comportements observés et les résultats de calculs effectués avec la méthode des éléments finis et la méthode du coefficient de réaction. L’objectif est d’améliorer la connaissance du comportement des excavations profondes dans les terrains parisiens, mais aussi de préciser la mise en œuvre des méthodes de calcul, de cerner leurs limites et la précision qu’on peut en attendre, et de lever certaines incohérences entre les différentes approches.La première partie du mémoire présente un état de l’art sur les techniques d’instrumentation disponibles pour suivre le comportement d’un ouvrage géotechnique. Elle relève des exemples concrets d’incohérences entre les méthodes prédictives et des observations sur des fouilles réelles. Deux cas décrits dans la littérature ont été repris puis discutés en détail pour attirer l’attention sur le rôle essentiel de la définition des paramètres d’entrée des modèles.La deuxième partie décrit de manière complète trois fouilles profondes réalisées pour la Ligne 15 Sud du Grand Paris Express : les gares des Ardoines, de Vitry Centre et de Créteil l’Echat. En plus du programme d’auscultation prévu pour ces chantiers, des systèmes d’instrumentation exceptionnels ont été installés dans le cadre de ce travail de thèse pour obtenir des informations sur les pressions à l’interface entre la paroi moulée et le sol, le moment fléchissant dans l’écran et les tassements derrière une paroi moulée lors des terrassements. Les résultats des systèmes d’instrumentation sont comparés entre eux, puis aux modèles prédictifs.Dans la troisième partie, on propose une synthèse de tous les résultats des instrumentations ainsi que des calculs réalisés sur les trois chantiers. Les éléments communs ainsi que les divergences entre les comportements des trois chantiers sont soulignés. La quantité de données collectées permet de tirer des conclusions sur les comportements des butons métalliques ainsi que des parois moulées. On cherche également à proposer des recommandations utiles pour la modélisation de ces ouvrages, en particulier le choix des différents paramètres d’entrée des deux méthodes prédictives, en vue de futurs dimensionnements de ce type d’ouvrage. Enfin, on propose une discussion sur l’organisation du suivi des auscultations sur un chantier de grande ampleur en vue d’améliorer la fiabilité et la compréhension des données d’instrumentation

Le projet du Grand Paris Express comporte la construction de nombreuses nouvelles gares, réalisées pour la plupart au moyen de parois moulées multi-butonnées. Ce travail propose une analyse des résultats de nombreuses mesures réalisées sur trois gares de la Ligne 15 Sud et une comparaison entre les comportements observés et les résultats de calculs effectués avec la méthode des éléments finis et la méthode du coefficient de réaction. L'objectif est d'améliorer la connaissance du comportement des excavations profondes dans les terrains parisiens, mais aussi de préciser la mise en oeuvre des méthodes de calcul, de cerner leurs limites et la précision qu'on peut en attendre, et de lever certaines incohérences entre les différentes approches. La première partie du mémoire présente un état de l'art sur les techniques d'instrumentation disponibles pour suivre le comportement d'un ouvrage géotechnique. Elle relève des exemples concrets d'incohérences entre les méthodes prévisionnelles et des observations sur des fouilles réelles. Deux cas décrits dans la littérature ont été repris puis discutés en détail pour attirer l'attention sur le rôle essentiel de la définition des paramètres d'entrée des méthodes de calcul. La deuxième partie décrit de manière complète trois fouilles profondes réalisées pour la Ligne 15 Sud du Grand Paris Express : les gares des Ardoines, de Vitry Centre et de Créteil l'Échat. En plus du programme d'auscultation prévu pour ces chantiers, des systèmes d'instrumentation exceptionnels ont été installés dans le cadre de ce travail de thèse pour obtenir des informations sur les pressions à l'interface entre la paroi moulée et le sol, le moment fléchissant dans l'écran et les tassements derrière la paroi moulée lors des terrassements. Les résultats des systèmes d'instrumentation sont comparés entre eux, puis aux modèles prévisionnels. Dans la troisième partie, on propose une synthèse de tous les résultats des instrumentations ainsi que des calculs réalisés sur les trois chantiers. Les éléments communs ainsi que les divergences entre les comportements des trois chantiers sont soulignés. La quantité de données collectées permet de tirer des conclusions sur les comportements des butons métalliques ainsi que des parois moulées. On cherche également à proposer des recommandations utiles pour la modélisation de ces ouvrages, en particulier le choix des différents paramètres d'entrée des deux méthodes prévisionnelles, en vue de futurs dimensionnements de ce type d'ouvrage. Enfin, on propose une discussion sur l'organisation du suivi des auscultations sur un chantier de grande ampleur en vue d'améliorer la fiabilité et la compréhension des données d'instrumentation.

Nous partageons et interagissons tous les jours, parfois sans le savoir, avec les sites naturels et les ouvrages du génie civil qui nous entourent. Pourtant le fonctionnement de ces milieux est assez méconnu ce qui limite nos possibilités en matière d'occupation du territoire et d'emploi des infrastructures. Ce mémoire d'HDR retrace les recherches entreprises pour apporter un éclairage innovant sur le comportement de ces milieux. Plus particulièrement, un détail concernant l'optimisation de méthodes de reconnaissance géophysique et géotechnique est porté en fonction de problématiques propres aux sites. Les deux premiers chapitres sont consacrés à présenter mon parcours, mes travaux et un recueil de la littérature grise réalisée dans le cadre de mes travaux de recherche. Le troisième chapitre, coeur de ce mémoire, présente les recherches et innovations réalisées dans le cadre du développement de l'Imagerie de Résistivité Electrique pour la reconnaissance des sites naturels et des ouvrages du génie civil. Ce travail s'achève sur les perspectives que je souhaite investiguer dans un domaine qui doit se redécouvrir grâce à l'essor de nouvelles technologies.

Les essais en vraie grandeur nécessitent souvent un savoir-faire et des moyens rares. De plus la variabilité naturelle horizontale et verticale des sols en place n'est pas toujours facilement identifiable. Ce type d'essais s'avère donc difficile et parfois délicat à analyser mais reste néanmoins indispensable pour tester des procédés de mise en place par exemple. L'approche expérimentale par le biais de modèles réduits centrifugés permet de modéliser l'ouvrage en vraie grandeur à condition de respecter certaines règles. Ces lois, dites de similitude, permettent de transposer les comportements du modèle réduit vers l'ouvrage réel, appelé prototype. Parmi les avantages de la modélisation physique en centrifugeuse, on souligne la possibilité de dupliquer les essais et de multiplier les configurations. Leur réalisation s'effectue dans des conditions idéales de reconstitution et de mise en oeuvre parfaitement maîtrisées. Ces essais peuvent être conduits jusqu'à la rupture sans trop de risque pour les équipements et l'instrumentation. Dans ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches, j'ai choisi de développer trois thématiques de recherche que j'ai étudié à la centrifugeuse de l'IFSTTAR depuis 2011 : 1. les inclusions rigides renforcées (ou non) par géosynthétique, 2. les pieux sous chargement vertical et 3. les pieux sous chargement horizontal. Ces trois thématiques ont été étudiées en utilisant tout d'abord l'approche de la modélisation physique en centrifugeuse, mais pas uniquement. En effet, pour chaque thématique, les résultats expérimentaux ont été comparés aux règles de dimensionnement analytiques et/ou à des modèles numériques. C'est grâce à cette comparaison entre les modélisations physique et numérique que la compréhension des phénomènes physiques s'est précisée. Le second point commun à ces trois axes est le matériau utilisé : le sable. Le comportement de ce matériau si particulier est essentiel à la compréhension des mécanismes physiques qui se développent dans les problèmes d'interactions sol/structure. Le sable a un comportement fortement non-linéaire liant élasticité, plasticité avec écrouissage et des déformations volumiques contractantes et dilatantes. C'est cette complexité du comportement du sable qui rend son étude si intéressante. Pour chacune de ces thématiques, un effort particulier est apporté à la rédaction de perspectives qui permettraient d'aller encore plus loin dans la compréhension des mécanismes et des phénomènes mis en jeu dans ces problèmes d'interaction sol/structure. In this Habilitation thesis to supervise research, three research themes are developed that the author has been studying at the IFSTTAR centrifuge since 2011: 1. Rigid inclusions reinforced (or not) by geosynthetics, 2. Piles under vertical loading and 3. Piles under horizontal loading.

The shear strength increases. Soil water removal can therefore be viewed as a technique to strengthen the ground and enhance stability.A natural, low-cost, and low-carbon approach to remove soil water consists in exploiting the evaporative demand of the atmosphere. Evaporation from bare soil is well studied, but it is difficult to ‘engineer’ the process to enhance soil water removal. The problem of plant transpiration is complex as it involves the coupling between soil, plant and atmosphere. However, it offers the chance to control actively the process of water removal if adequate species are selected to cover the ground surface. As a result, vegetation can potentially be ‘engineered’ to stabilise geotechnical structures.This work has developed an experimental framework to investigate the effectiveness of vegetation in removing soil water by transpiration and the overall methodology has been designed around the comparison between transpiration (from vegetated soil) and evaporation (from bare soil), both in the laboratory and in the field. Experimental investigation into transpiration processes therefore requires the monitoring of the water flow through the Soil-Plant-Atmosphere Continuum.A novel technique was developed to monitor xylem water pressure. The High-Capacity Tensiometer (HCT), developed by geotechnical researchers, was tested on the plant to measure the xylem water pressure. This technique was validated via comparison with techniques routinely used in plant science. The novel procedure for the measurement of negative xylem water pressure is a step change in the study of continuous flow along the soil-plant system, especially in the geotechnical field. This allows the use of a single instrument to monitor the entire soil-plant continuum.The transpiration process was then first investigated in the laboratory. Two soil columns were developed, one vegetated and one left bare to compare the transpiration and evaporation respectively under the same atmospheric conditions. The columns were instrumented to monitor the water content, (negative) pore-water pressure in the soil respectively and the transpiration rate.The straightforward outcome from these laboratory tests is that vegetation does not have necessarily a beneficial effect. In the energy limited regime, the combination of the aerodynamic and canopy resistances can play either in favour of the bare or the vegetated soils depending on the vegetation type. In the water-limited regime, the effect of vegetation is always beneficial due to the different mode of water extraction. This is reflected in the time at which the transpiration enters the water limited regime, which is definitely longer in the vegetated soil than the bare one. Both aspects have been clearly demonstrated in the laboratory experiments.The hydrological effects of vegetation where finally investigated in the field in a poplar plantation in Montpellier, France. The water content profile was monitored throughout the dry season and the following rainy period in a poplar vegetated area as well as in the adjacent ploughed (virtually bare) field. The conceptual framework developed on the basis of the laboratory experiments was therefore key to interpret the field data and show in which regime the vegetation has beneficial effects in this specific case.In conclusion, this dissertation has shown how the effects of plant transpiration in removing soils water and, hence, enhancing the stability of slopes and earth structures can be assessed based on quantitative measurements.; La stabilité des pentes, des berges et des structures de terre est déterminée par la force de cisaillement que le sol peut mobiliser. La portion supérieure du profil du sol (zone vadose) ainsi que les structures de terre sont généralement partiellement saturées et la force de cisaillement est affectée par la pression de l'eau interstitielle (négative) et le degré de saturation. Quand la quantité d’eau dans le sol est réduite, la pression d’eau interstitielle est épuisée, ce qui augmente la force de cisaillement. L’extraction d’eau du sol peut ainsi être vue comme une technique permettant de renforcer le sol et d’en améliorer sa stabilité.Une approche naturelle pour extraire l’eau du sol, consiste à exploiter la demande évaporative de l’atmosphère. Le problème de la transpiration des plantes est complexe, car il dépend d’un couplage entre le sol, les plantes et l'atmosphère. Cependant, il présente une opportunité de contrôler activement le procédé d’extraction d’eau par la sélection adéquate d’espèces couvrant la surface du sol. Il en résulte que la végétation peut potentiellement être ‘conçue’ pour stabiliser les structures géotechniques.Ce travail propose un cadre expérimental pour l'étude de l'efficacité de la végétation à extraire l’eau du sol par transpiration, dont la méthodologie générale se base sur la comparaison entre la transpiration (depuis un sol végétal) et l’évaporation (depuis un sol nu), tant en laboratoire que dans le milieu naturel. L’étude expérimentale du processus de transpiration requiert ainsi le suivi continu des flux d’eau sol-plante-atmosphère. Une nouvelle méthode a été développée pour suivre la pression d’eau du xylème : Le tensiomètre à haute-capacité (HCT) a été appliquée sur le xylème végétal pour mesurer la pression d’eau du xylème. Cette méthode a été validée en comparaison avec les méthodes usuelles utilisées en science des plantes. La nouvelle procédure est une évolution majeure dans l’étude des flux parce que il permet l’utilisation d’un seul instrument pour suivre la totalité de la continuité sol-plante.Le processus de transpiration a tout d’abord été étudié en laboratoire où deux colonnes de sol ont été développées, une avec végétation et l’autre laissée avec un sol nu pour comparaison de la transpiration et évaporation sous conditions atmosphérique équivalentes. Les colonnes étaient instrumentées pour suivre la quantité d’eau et la pression négative d’eau interstitielle et le taux de transpiration.Le résultat direct de ces tests en laboratoire est que la végétation n’a pas toujours un effet bénéfique. Dans le régime énergie-limitée, la combinaison de la résistance aérodynamique et de la résistance du canopée peut avoir une influence en faveur du sol nu ou végétal en fonction du type de végétation. Ceci a été démontré par les expériences en laboratoire. Dans le régime eau-limitée, l’effet de la végétation est toujours bénéfique car le mode d’extraction d’eau est différent. Ceci est apparent dans le temps que met le processus de transpiration à entrer en régime d’eau-limitée, qui est plus long dans un sol végétal que dans un sol nu.Les effets hydrauliques de la végétation ont finalement été étudiés en milieu naturel dans une plantation de peupliers à Montpellier, France. Le profil de contenu en eau a été suivi pendant toute la saison sèche et la période de pluie suivante dans une zone peuplée de peuplier ainsi que dans le champ voisin labouré (virtuellement nu). Le cadre conceptuel développé sur la base d’expériences en laboratoire a été ainsi fondamental pour permettre l’interprétation des résultats obtenus en milieu naturel, et montrer dans quel régime la végétation a un effet bénéfique dans ce cas précis.Pour conclure, cette dissertation a permis de démontrer les effets de la transpiration des plantes dans l’extraction d’eau du sol, grâce à quoi l'amélioration la stabilité des pentes et des structures terrestres peut désormais être évaluée sur la base de mesures quantitatives.

Soil liquefaction has caused and is still at the origin of significant damage to infrastructure and construction building. Therefore, this phenomenon has been a topic of many studies in recent decades. However, some results remain controversial and insufficient, in particular the influence of fine particles on liquefaction as well as methods of improving soils subject to liquefaction. To better understand these problems, liquefaction has been studied on various reference materials such as Fontainebleau and Hostun sands, Arvel illite and the Duchesse Anne dike soil located at Saint-Benoît-des-ondes.Undrained triaxial tests were conducted on clean sand to investigate several influence factors acting on sand liquefaction, such as relative density, confining pressure and overconsolidation ratio. The results show that these factors have a significant influence on the liquefaction of sand. In addition, we also find that Fontainebleau sand is more sensitive to liquefaction than Hostun sand. The influences of plastic and non-plastic fines on the liquefaction of sand are studied following two approaches based on void ratio and the intergranular void ratio. The results based on the samples with the same initial void ratio show that the resistance to static liquefaction of the sand decreases to a certain percentage of fines, then it goes up when we continue to add fines. Moreover, the results based on the intergranular void ratio show that the resistance to static and cyclic liquefaction always increases with increasing fines content. The cyclic triaxial tests were carried out on the Fontainebleau sand to study the influence of factors on the cyclic liquefaction of sand such as the cyclic stress ratio, the confining pressure, the initial void ratio and the frequency. The results show a significant influence of all these factors on the cyclic liquefaction of sand. Series of laboratory and field tests were conducted on the soil below Duchesse Anne dike to evaluate the liquefaction potential of the silt. The method developed with the cyclic pressuremeter proved to be particularly useful for evaluating the cyclic shear ratio curves as a function of the number of cycles. Finally, this work presents the influence of the degree of saturation as well as the cement content on the liquefaction of the sand. A small amount of cement was found to greatly increase the liquefaction resistance of the sand. Besides, the low degree of saturation increases the liquefaction resistance of the sand as well, La liquéfaction des sols a provoqué et provoque des dégâts importants sur les infrastructures et les constructions. Ce phénomène a, pour ces raisons, fait l’objet de nombreuses études au cours des dernières décennies. Cependant, certains résultats restent controversés et insuffisants, en particulier l’influence des particules fines sur la liquéfaction ainsi que des méthodes d’amélioration des sols présentant des risques de liquéfaction. Pour mieux comprendre ces problèmes, nous avons étudié le phénomène de liquéfaction avec divers matériaux de référence tels que le sable de Fontainebleau, le sable d’Hostun et l'illite Arvel et un sol naturel provenant de la digue de la Duchesse Anne à Saint-Benoît-des-ondes. Des essais triaxiaux non drainés ont été effectués sur le sable propre pour étudier les facteurs d'influence du déclenchement de la liquéfaction du sable, tels que la densité relative, la pression de confinement et le rapport de surconsolidation. Les résultats confirment que ces facteurs ont une influence significative sur la liquéfaction du sable. En outre, nous constatons également que le sable de Fontainebleau est plus sensible à la liquéfaction que le sable d’Hostun. L'influence des fines plastiques et non plastiques sur la liquéfaction du sable est étudiée selon deux approches basées soit sur l’indice des vides globales, soit sur l’indice des vides inter-grains. Les résultats basés sur les échantillons au même l’indice des vides initial montrent que la résistance à la liquéfaction statique du sable diminue jusqu’à un certain pourcentage de fines, puis remonte lorsqu’on continue à ajouter les fines. Par ailleurs, les résultats basés sur l’indice des vides inter-grains montrent que la résistance à la liquéfaction statique ainsi que cyclique augmente toujours avec l’augmentation de la quantité de fines. Les essais triaxiaux cycliques ont été menés sur le sable de Fontainebleau afin d'étudier l'influence de facteurs sur la liquéfaction cyclique du sable tels que le taux de cisaillement cyclique, la pression de confinement, l’indice des vides initial et la fréquence. Les résultats confirment une influence importante de tous ces facteurs sur la liquéfaction cyclique de sable et une interprétation est proposée. Des séries d’essais au laboratoire et en place ont été réalisés sur le sol de la digue Duchesse Anne afin d’évaluer le potentiel de liquéfaction du limon vasard. La méthode développée au pressiomètre cyclique a montré toute sa pertinence pour évaluer les courbes rapport de cisaillement cyclique en fonction du nombre de cycles. Enfin, ce travail présente l’influence du degré de saturation ainsi que de la teneur en ciment ajoutée sur la liquéfaction du sable. On trouve qu’une petite quantité de ciment ajoutée augmente considérablement la résistance à la liquéfaction du sable. Parallèlement, un faible degré de saturation augmente la résistance à la liquéfaction du sable également

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.

WCRR2019, 12th World Congress on Railway Research, Tokyo, JAPON, 28-/10/2019 - 01/11/2019; Scour phenomenon concerns all structures located in a hydraulic environment. Transport network (railway or roadway) bridges structures are highly concerned and several collapses have occurred in Japan, France and other countries. Developing methods that can evaluate bridges at high risk of scouring is important from the viewpoint of infrastructure management. Japan (RTRI) and France have recently worked separately on the problem of scour phenomenon (mainly through the current ANR research project ?SSHEAR? [9][11]) and both have developed scoring tables in the past 5 years to evaluate the risk of scour at bridge structures. Discussions and common works have been ongoing for 2 years between these two countries and both methodologies have been applied on a set of Japanese and French bridges. In this research paper, we explain the two methodologies and we point out major differences of each approach by comparing the scores resulting from both methods on a set of bridges. In this case study, we adopted 10 bridges including both cases with and without the damage history from scouring. Finally, we compare the relationship between the evaluation results and the damage history and it was found that both methods can evaluate the scour risk properly.

International audience; The ISOLATE project aims at better characterizing the liquefaction of soils under seismic excitations in the lab and on site as well as limiting the damages to structures and lifelines. It is organized through five main topics: 1/ characterization at the scale of the material, 2/ characterization at the scale of the subgrade and assessment of scale effects, 3/ analysis of the effects of liquefaction on structures, 4/ risk reduction and assessment of an innovative mitigation method, 5/ recommendations for practitioners and publicizing the results. The involvement of renowned academic institutions in the fields of geotechnics, seismic risk, experimental, physical and numerical modelling (CEA, CS, ENPC, IFSTTAR) underlies the relevance of the proposed actions; that of major industrial stakeholders (EDF, SB) guarantees that the scientific and technical outcomes of this project will benefit to the economical field.; Le projet ISOLATE vise à mieux caractériser le phénomène de liquéfaction des sols sous séisme en laboratoire et in situ et à limiter les dommages sur les ouvrages et les réseaux urbains. Il est organisé autour de cinq thématiques : 1/ caractérisation à l'échelle du matériau, 2/ caractérisation à l'échelle du sol de fondation et évaluation des effets d'échelle, 3/ analyse des effets de la liquéfaction sur les ouvrages, 4/ réduction du risque et évaluation d'une méthode de mitigation innovante, 5/ recommandations pratiques et valorisation des résultats. La participation au projet d'acteurs académiques reconnus dans le domaine de la géotechnique, du risque sismique, de l'expérimentation et de la modélisation physique et numérique (CEA, CS, ENPC, IFSTTAR) sous-tend la pertinence des actions proposées ; celle d'acteurs industriels majeurs (EDF, SB) garantit que les avancées scientifiques et techniques obtenues dans ce projet bénéficieront aux acteurs économiques.

International audience; The ISOLATE project aims at better characterizing the liquefaction of soils under seismic excitations in the lab and on site as well as limiting the damages to structures and lifelines. It is organized through five main topics: 1/ characterization at the scale of the material, 2/ characterization at the scale of the subgrade and assessment of scale effects, 3/ analysis of the effects of liquefaction on structures, 4/ risk reduction and assessment of an innovative mitigation method, 5/ recommendations for practitioners and publicizing the results. The involvement of renowned academic institutions in the fields of geotechnics, seismic risk, experimental, physical and numerical modelling (CEA, CS, ENPC, IFSTTAR) underlies the relevance of the proposed actions; that of major industrial stakeholders (EDF, SB) guarantees that the scientific and technical outcomes of this project will benefit to the economical field.; Le projet ISOLATE vise à mieux caractériser le phénomène de liquéfaction des sols sous séisme en laboratoire et in situ et à limiter les dommages sur les ouvrages et les réseaux urbains. Il est organisé autour de cinq thématiques : 1/ caractérisation à l'échelle du matériau, 2/ caractérisation à l'échelle du sol de fondation et évaluation des effets d'échelle, 3/ analyse des effets de la liquéfaction sur les ouvrages, 4/ réduction du risque et évaluation d'une méthode de mitigation innovante, 5/ recommandations pratiques et valorisation des résultats. La participation au projet d'acteurs académiques reconnus dans le domaine de la géotechnique, du risque sismique, de l'expérimentation et de la modélisation physique et numérique (CEA, CS, ENPC, IFSTTAR) sous-tend la pertinence des actions proposées ; celle d'acteurs industriels majeurs (EDF, SB) garantit que les avancées scientifiques et techniques obtenues dans ce projet bénéficieront aux acteurs économiques.

International audience; The book covers the main mining issues where geostatistics, a discipline founded in the 1960s to study regionalised variables measured at a limited number of points in space, is expected to play a role, from geological interpretation and modelling to exploitation and grade control, evaluation of in situ resources and recoverable resources, long-term mine planning, geotechnics, geometallurgy and sampling. The presentation, with more than 150 illustrations, is systematically oriented towards a practical exposure of the problems and proposed solutions and is illustrated through case studies in Chilean copper porphyry deposits. It is the result of the work published by the authors, researchers from Mines ParisTech and the University of Chile, made in collaboration with the Chilean company Codelco since the late 1990s and early 2000s. The range of problems addressed and their practical presentation make this book unique and usable by a very wide audience - students, researchers, geologists, engineers, geotechnicians and metallurgists.; L’ouvrage couvre les principales problématiques minières où la géostatistique, discipline fondée dans les années 1960 pour étudier les variables mesurées en un nombre limité de points de l’espace, joue un rôle essentiel. Sont concernés l’interprétation et la modélisation géologique, l’exploitation et le contrôle des teneurs, l’évaluation des ressources, la planification minière, la géotechnique, la géométallurgie et l’échantillonnage. Riche de plus de 150 illustrations, la présentation est systématiquement orientée vers une exposition pratique des problèmes posés par l’industrie et des solutions mises en œuvre. Transposables à d’autres types de gisements, les cas concrets concernent ici des gisements porphyriques cuprifères chiliens, études publiées par les auteurs et réalisées en collaboration avec l’entreprise chilienne Codelco depuis la fin des années 1990. L’éventail des problèmes abordés et leur présentation pratique rendent l’ouvrage utilisable par un large public – entre autres étudiants, chercheurs, géologues, ingénieurs, géotechniciens et métallurgistes.

ISSPEA 2019, 1st International Symposium on Screw Piles for Energy Applications, DUNDEE, ROYAUME-UNI, 27-/05/2019 - 28/05/2019; When a mono-helix helical pile is installed in a dense sand, the progressive screwing of the pile generates displacement of the sand grains. A cylindrical volume of sand is remoulded above the helix, as it has been shown previously (e.g. Schiavon et al., 2016). A series of centrifuge tests has been performed in saturated sand in order to study the behaviour of helical pile. In the vicinity of mono helix piles, stress and pore pressure sensors have been pre-installed in order to follow the variation of stresses during the installation, the monotonic loading and the cyclic loading. During the installation, performed at an angular velocity of 5.3 rpm, on an helix of D=25mm of diameter and with a pitch of 7mm, the remoulding process generates dilatancy, and so an increase of the horizontal stresses. The results show that the stress field is modified both vertically and horizontally during the phases of installation. On the figure below, the total stresses, measured with Kyowa sensors located at an horizontal distance of 0.7D from the disturbed cylinder of soil, and at depth respectively of 8D and 9.6D, are presented as normalised by the initial stress. It is shown that the horizontal stress is increased by about 2.5, and maintained at least at a ratio of 1.5, even after the helix has moved deeper

This PhD work concerns the improvement of heat transfer phenomena for thermoactive geostructures at building scale but also their thermal interaction. The role of the groundwater flow is of major importance in this analysis. The PhD thesis is a part of a research contract between Antea Group and IFSTTAR.A three-dimensional numerical model with a thermo-hydraulic coupling is built thanks to the software FLAC3D. An approach based on the heat flux divergence computation is developed to define the thermal contribution of conduction and advection. This approach is applied in control volume around the building to consider the inlet and outlet heat fluxes.This protocol is used to test different parameters such as the groundwater flow, the building geometry and the thermal solicitation. The analysis of these models highlights the strong heterogeneity at building scale when the groundwater flow. This conclusion reinforces the necessity to consider 3D effects and provides some insights to optimise the thermal load for the thermoactive geostructures.To confirm the conclusion produced thanks to the numerical analysis, data from a reduced scale experimental site are analysed. Since it is possible to control the boundary conditions, it implies a better assumption of the thermal behaviour thanks to the reduction of unknowns. The data from the sensor in the thermoactive geostructures and in the ground validate the numerical part. Therefore, the conclusions are robust thanks to the two different method of analysis.To improve the numerical models, the data from the experimental site are used to calibrate a 3D numerical model of a reference test. The complexity of the site, its composition and the different boundary conditions are hard to properly model. The thermal variations in the ground are well computed but this approach seems to be too simple to repeat with precision the thermal variation in the heat carrier fluid.These results provide some insights to improve the thermal analysis methods. Some guidelines to consider the groundwater flow effect and the thermal behaviour of large buildings are presented in this thesis; Cette thèse vise à améliorer la compréhension des transferts de chaleur au sein des géostructures thermiques à l’échelle de l’échelle de l’ouvrage mais également d’étudier leur interaction thermique. Le rôle de l’écoulement d’une nappe est prépondérant dans cette analyse. Elle s’inscrit dans le cadre d’une thèse CIFRE en collaboration entre Antea Group et l’IFSTTAR. Un modèle numérique en trois dimensions présentant un couplage thermo-hydraulique est construit à l’aide du logiciel FLAC3D. Une approche basée sur le calcul de la divergence des flux est développée afin de définir la contribution de la conduction et de l’advection dans les transferts de chaleur. Cette approche est appliquée dans des volumes de contrôle autour de l’ouvrage modélisé afin de prendre en compte l’intégralité des flux de chaleur entrant et sortant. Ce protocole est utilisé afin de tester de multiples paramètres dimensionnants tels que la vitesse d’écoulement, la géométrie de l’ouvrage et la sollicitation thermique appliquée. L’analyse de ces résultats indique la présence d’une forte hétérogénéité à l’échelle de l’ouvrage lorsqu’il est soumis à un écoulement. Cette conclusion renforce la nécessité de la prise en compte des effets 3D et fournit des pistes d’optimisation quant à la répartition du chargement thermique dans les géostructures thermiques. Afin de confirmer les conclusions émises grâce aux modèles numériques, les résultats d’un site expérimental à échelle réduite sont analysés. La possibilité de contrôler les conditions aux limites durant les expériences implique une meilleure compréhension des phénomènes en jeu grâce à la réduction du nombre d’inconnus. Les données des capteurs dans les géostructures thermiques et dans le terrain valident les hypothèses évoquées pour les calculs numériques. Les conclusions sont donc appuyées par deux approches distinctes. Avec pour objectif d’améliorer les modèles numériques présentés, les données du site expérimental sont utilisées afin de caler un modèle numérique 3D d’une expérience de référence. La complexité du milieu, la multiplication des inconnus et les conditions expérimentales rendent cette opération difficile. Les variations de température dans le terrain sont bien retranscrites mais l’approche adoptée semble trop simplifiée pour reproduire avec précision les variations de température du fluide caloporteur qui circule dans les géostructures thermiques. L’ensemble des résultats permet de fournir des pistes quant à l’amélioration des méthodes d’analyse. Des recommandations pour la prise en compte de l’écoulement dans les transferts thermiques et sur le comportement des ouvrages thermoactifs de grande dimension sont émises

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]RIVAGE [ADD1_IRSTEA]Hydrosystèmes et risques naturels; 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 oil and gas production from unconventional reservoirs represents a large part of North America’s production. Improving the knowledge of source rock characteristics constitutes a major scientific and economic challenge. This thesis focuses on the elastic properties and anisotropy of source rocks and combines a multiscale experimental workflow with modeling using an effective medium approach.The studied samples come from Montney and Doig formations (Western Canada sedimentary basin). Our experimental data have been compared to an experimental database built from literature data of different source rock formations. This comparison illustrates the links between acoustic properties and several source rock internal parameters (density, porosity, composition) and external parameters (confining pressure during acoustic tests). The main observations show the influence of the content of clays and organic matter and of the porosity on the velocities and the specific influence of clays on the anisotropy of source rocks. The different components of Montney and Doig formations have been characterized through the combination of nanoindentation measurements and SEM-EDS analyses.The observations and experimental results of this thesis have been integrated into effective medium models which take into account source rock microstructure. A simple model based on five isotropic phases and one transverse isotropic phase (clays) has first been defined. It allows the estimation of the elastic properties of source rocks, but underestimates their anisotropy. This model has then been adapted to the specificities of Montney and Doig formations. For these formations, SEM observations indicate that clays and organic matter are localized between grains. The clays-OM-pores composite thus adds compliance to Montney and Doig formations by coating the other minerals. The elastic properties measured through nanoindentation are used as input data. The clays are modeled as an isotropic phase and the muscovite as a transverse isotropic phase. The derived model enables us to estimate the elastic properties and the anisotropy of our samples; La production d’huiles et de gaz issus des réservoirs non conventionnels représente aujourd’hui une très large part de la production d’Amérique du Nord. Une meilleure connaissance des propriétés des roches mères s’avère ainsi un enjeu scientifique et économique. Cette thèse s’oriente autour des propriétés élastiques et de l’anisotropie de ces roches. Elle combine des approches expérimentales à différentes échelles dont les résultats sont intégrés dans des modèles de milieu effectif.Les échantillons caractérisés proviennent des formations Montney et Doig (bassin sédimentaire ouest canadien). Les résultats de nos essais ont été comparés aux données de différentes formations roches mères provenant de la littérature ce qui a permis d’étudier les corrélations entre les propriétés pétroacoustiques et différents paramètres intrinsèques (densité, porosité, composition) et extrinsèques (niveau de confinement appliqué pendant les essais). Les principales observations montrent l’influence de la teneur en argiles et en matière organique et de la porosité sur les vitesses de propagation des ondes, ainsi que l’influence spécifique des argiles sur l’anisotropie du matériau. Les propriétés mécaniques des différents constituants des formations Montney et Doig ont été caractérisées grâce au couplage entre des mesures par nanoindentation et des analyses au MEB-EDS.Les différentes observations et résultats expérimentaux obtenus dans le cadre la thèse ont été intégrés dans une modélisation de type milieu effectif qui se veut représentative de la microstructure des roches mères (peu matures à très matures). Un modèle simplifié constitué de cinq phases isotropes et d’une phase isotrope transverse (argiles) a tout d’abord été défini. Ce modèle permet d’estimer les propriétés élastiques des roches mères mais sous-estime leur anisotropie. Par la suite, ce modèle a été adapté aux spécificités des formations Montney et Doig. Pour ces formations, les observations par microscopie électronique montrent que les argiles et la matière organique sont localisées entre les autres minéraux. Le composite argiles-MO-pores apporte ainsi de la souplesse au milieu en enrobant les autres minéraux. Les propriétés élastiques des différents constituants sont obtenues grâce à la nanoindentation. Les argiles ont été modélisées comme étant isotropes et la muscovite comme étant isotrope transverse. Le modèle propre aux formations Montney et Doig nous a permis d’estimer les propriétés élastiques et l’anisotropie de nos échantillons

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.

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.

WCRR2019, 12th World Congress on Railway Research, Tokyo, JAPON, 28-/10/2019 - 01/11/2019; The phenomenon of scouring represents a significant contributing factor in the destabilizing and destruction of civil structures (bridges, earth embankments and buildings) during major flood events, yet our understanding of the mechanisms involved remains highly empirical. These erosive processes are complex and involve many disciplines including soil, fluid and structural mechanics. To overcome the reliance on empiricism, while building general knowledge and proposing optimized methods aimed at diagnostics, advanced warning procedures and infrastructure management, a consortium comprising six complementary partners has been formed within the project SSHEAR (?Soils, Structures and Hydraulics: Expertise and Applied Research?) financially supported by the French National Research Agency (ANR). After a presentation of the project, a first assessment of the achieved results is proposed: experimental developments; numerical modelling; feedback in the field.

Les processus d'affouillement sont une cause importante de destruction des constructions (ouvrages d'art et ouvrages en terre) notamment lors des crues majeures mais leur prise en compte reste trop empirique. Depuis 2015 et pendant plus de 4 ans, le projet ANR SSHEAR pour « Sols, Structures et Hydraulique : Expertise et Recherche Appliquée » a regroupé 6 partenaires (Ifsttar, Cerema, UMR FAST, Vinci Autoroutes, SNCF réseau et IRT Railenium) dans l'objectif d'améliorer les connaissances sur les mécanismes d'affouillement et de développer de nouveaux outils d'observation et de modélisation à toutes les échelles. Pour cela, les travaux se sont articulés autour de 3 axes scientifiques et techniques : L'approche « Modèle » comportant 2 volets, expérimental et numérique, visant à améliorer la compréhension des processus d'affouillement, l'instrumentation des ouvrages réels et la modélisation numérique des phénomènes observés en laboratoire et sur le terrain. L'approche « Terrain » ayant pour objectif de développer des outils et une méthodologie pour une meilleure caractérisation et un meilleur suivi des sites vis-à-vis des processus d'affouillements. La phase finale d'« Appropriation » par les gestionnaires et praticiens ayant pour but la transmission et la valorisation des résultats du projet pour améliorer la pratique.

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.

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.

ICPMG 2018, 9th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics, Londres, ROYAUME-UNI, 17-/07/2018 - 20/07/2018; Monopile supports are to this day the preferred foundation solution for offshore wind turbines. There is still an empirical gap, however, between the in-situ conditions for these monopiles and the test conditions the current design methods are based on.This relates to both pile geometry and load conditions.The gap introduces uncertainties and in order to optimise design, this gap needs to be minimised. Scaled modelling in an increased acceleration field, i.e. testing in a geotechnical centrifuge, can be an effective way of understanding behaviour and obtaining empirical evidence. Reliable testing is underpinned by thorough consideration of scaling laws. To address fundamental understanding of modelling effects in centrifuge testing of laterally loaded monopiles in sand, a review of the latest relevant research for performing state of the art centrifuge testing of monopiles in sand has been carried out. Based on this review, modelling effects that introduce some uncertainties in the scaling of the results are identified, and based on that, a coordinated centrifuge-testing program is presented. The test program will be performed across five centrifuge facilities and aims at minimising the identified modelling uncertainties.

ICPMG 2018, 9th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics, Londres, ROYAUME-UNI, 17-/07/2018 - 20/07/2018; A general study has been realised on the axial capacity of the foundation of the offshore wind turbines with the use of the centrifuge modelling. Piles with different diameters have been jacked at 100×g in dense Fontainebleau sand. The effect of the saturation, pile diameter and the type of the pile tip (open or close-ended) on the axial compression of the piles is studied. The plug creation during installation is clearly impacted by the saturation of the dense sand. Plug formation show also to be improved with the decrease of the diameter of open-ended piles. A linear relationship is obtained between the jacking load and the embedded volume of the tested piles with different diameters.

JNGG 2018, Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l'Ingénieur, CHAMPS SUR MARNE, FRANCE, 13-/06/2018 - 15/06/2018; Since 2015, a consortium comprising six complementary partners has been formed within the project ANR SSHEAR ('Soils, Structures and Hydraulics: Expertise and Applied Research') on the understanding and control of scour phenomena. After a presentation of the project, a first assessment of the achieved results is proposed: experimental developments; numerical modelling; feedback in the field.; Depuis 2015, le projet ANR SSHEAR (« Sols, Structures et Hydraulique : Expertise et Recherche Appliquée ») met en synergie les compétences de 6 partenaires pour avancer sur la compréhension et la maîtrise des risques d'affouillement. Après une présentation du projet, un premier bilan des résultats obtenus est proposé : développements expérimentaux, modélisation numérique, observations de terrain.

The effect of the installation method on the lateral response of jacked pile has been studied thanks to the use of centrifuge modelling. A new experimental set up was developed in order to jack the piles and to charge them laterally without stopping the centrifuge. The experimental p-y curves are compared with those obtained by the DNVGL used normally for the offshore wind turbines. Effet de la méthode d'installation sur le chargement latéral d'un pieu - essais en centrifugeuse, L'effet de la méthode d'installation sur la réponse latérale du pieu a été étudié à l'aide d'essais sur modèles réduits centrifugés. Un nouveau dispositif expérimental a été mis au point pour pouvoir foncer le pieu puis le charger latéralement sans arrêter la centrifugeuse. Les courbes P-y expérimentales sont comparées à celles obtenues par le DNVGL faisant référence dans l'éolien en mer.

A general study has been realized on the axial capacity of piles with the use of the centrifuge modelling. Open and closed piles have been jacked at 100×g in dense Fontainebleau sand. The effect of the saturation, pile diameter on the axial compression capacity of the piles is studied., Une étude sur la capacité axiale de pieux est menée en centrifugeuse. Des pieux ouverts et fermés en pointe ont été foncés à 100×g dans du sable dense de Fontainebleau. L'effet de la saturation du massif et du diamètre des pieux est également étudié tout au long de leur fonçage.

Dans le but de comprendre les effets de l’infiltration et de l’évaporation sur la stabilité des pentes en conditions non saturées, des outils expérimentaux et de modélisation ont été développés puis appliqués au site de glissement de Gasekebuye au Burundi. La méthodologie adoptée pour arriver à cet objectif se base sur l’approche du problème de la stabilité des pentes comme une question de la résistance au cisaillement des sols. La résistance au cisaillement des sols dépendant de la distribution des pressions de pores dans le massif, il est alors important de comprendre comment l’infiltration et l’évaporation de l’eau dans les sols affectent ces pressions de pores.D’abord, un modèle de résistance au cisaillement en conditions non-saturées est formulé. Ainsi, une technique d’essais triaxiaux à succion contrôlée par translation d’axes est développée. Cette technique est très précise, mais elle ne permet pas d’imposer de grandes valeurs de succion. Ainsi, deux autres techniques sont utilisées pour atteindre de grandes valeurs de succion :les essais triaxiaux après compactage et les essais triaxiaux après séchage des échantillons de sol via des solutions salines. Les résultats obtenus ont permis de formuler un modèle de résistance au cisaillement valable pour une grande gamme de succion et basé sur la définition d’une contrainte effective appropriée.Ensuite, un modèle d’évaporation est formulé. Un tel modèle nécessite de réaliser des essais de séchage dans des conditions atmosphériques bien contrôlées. Ainsi, un dispositif de séchage des échantillons de sol où l’humidité relative est contrôlée via les solutions salines saturées a été développé et testé. La question des dimensions de l’échantillon à tester pour que les mécanismes d’évaporation observés au laboratoire soient similaires à ceux observés sur le terrain a été investiguée. Ainsi, l’analyse des mécanismes d’évaporation a permis de proposer des dimensions optimales des échantillons à tester qui permettraient de s’affranchir des effets de bord observés sur des échantillons de très petites tailles. Ces échantillons sont alors séchés via le dispositif développé pour étudier l’influence de l’humidité relative sur l’évaporation. D’autres essais sont réalisés dans un autre dispositif de séchage avec convection de l’air où cette fois ci la vitesse de l’air est contrôlée. Les résultats des essais obtenus à différentes humidités relatives et ceux réalisés à différentes vitesses de l’air ont permis de formuler un modèle d’évaporation basée sur la théorie de l’écoulement des gaz sur des plaques planes.Enfin, les mécanismes d’infiltration, de ruissellement et d’évaporation sont modélisés. Pour cela, un modèle représentatif du massif du site de glissement de Gasekebuye (une colonne de sol 1D) est développé. Il tient compte des informations géologiques du site de Gasekebuye à notre disposition. Les conditions atmosphériques de Bujumbura sont imposées à la surface de la colonne de sol via des conditions aux limites adéquates ce qui a permis d’obtenir des distributions des pressions de pores à différents temps de l’année. Les distributions des pressions de pores obtenues sont validées par une donnée du terrain. La méthode des pentes infinies a été adaptée pour tenir compte de la non-saturation des sols en y introduisant le modèle de résistance au cisaillement en conditions partiellement saturées formulé dans ce travail, ce qui a permis de déterminer les coefficients de sécurité au glissement de terrain à différentes périodes de l’année. Les résultats montrent que la rupture peut se dérouler en conditions saturées sous l’hypothèse d’un profil de perméabilité adéquat à proximité de la surface, ou en conditions non-saturées si des hétérogénéités locales de cohésion ou d’angle de frottement interne sont présentes, ce qui est probable au vue de la forte érosion sur ce site., In order to understand the impact of infiltration and evaporation on the stability of soil slope in unsaturated conditions, experimental and modeling tools have been developed and applied to a landslide site located at Gasekebuye in Burundi. The methodology adopted to achieve this goal is based on the understanding of the slope stability issue as a problem of soil shear strength. As soil shear strength depends on the distribution of pore water pressures in the ground, it is important to investigate how infiltration and evaporation of water in soils affect these pore water pressures.First an unified model of shear strength under unsaturated conditions is formulated. Thus a technique of triaxial tests where suction is controlled by translation axis method is developed. This technique is accurate, but does not allow to impose large suction values. So, two other techniques are used to impose high suction values: triaxial tests at fixed water content after soil compaction and after drying controlled by the saline solutions technique. The results allow us formulating an unified shear resistance model for a large suction range and based on the concept of effective stress.Then an evaporation model is formulated. Such a model requires performing drying tests under well controlled atmospheric conditions. Thus a set-up for the drying of the soil samples where the relative humidity is controlled with saturated saline solutions has been developed and tested. The impact of the dimensions of the sample on the kinetics and the mechanisms of evaporation is investigated. The analysis of the evaporation mechanisms allows us to propose optimal dimensions of tested samples in order to reproduce in the lab the same drying mechanisms as observed in the field. These samples are then dried to study the influence of the air relative humidity on the evaporation kinetics. Other tests are also performed in a convective dryer where the air velocity is controlled. The results at different relative humidities and different air velocities are used to formulate an evaporation model depending on climatic conditions and based on the theory of gas flow on flat plates.Finally, infiltration, runoff and evaporation mechanisms at the vicinity of the slope stability problem in Gasekebuye are modeled. A representative model of the Gasekebuye ground (a 1D soil column) is developed. It takes into account the geological information of the Gasekebuye site. The atmospheric conditions of Bujumbura are imposed at the ground surface using appropriate boundary conditions. Distributions of pore water pressures are obtained at different periods and validated by field data. The infinite slope method to analyse slope stablity was adapted to take into account the unsaturated conditions of soil. So the unsaturatd shear strength model formulated in this work is introduced in the infinite slope method. The safety factor of lanslide at different times of the year is deduced. The results show that the rupture can take place under saturated conditions if suitable permeability profile near the surface is considered, or under unsaturated conditions if local heterogeneities of cohesion or internal friction angle exist, which is probably possible on the Gasekebuye site because of the large erosion of the soil., Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie, info:eu-repo/semantics/nonPublished