Le vieillissement du patrimoine routier est observé dans la plupart des pays du monde, générant des besoins croissants en matière de travaux d'entretien et de réparation des chaussées. Dans un contexte de contraintes économiques et environnementales de plus en plus exigeant, ces travaux nécessitent souvent encore le développement de solutions techniques appropriées, résistantes et durables dans le temps. Se pose alors le problème de l'évaluation prévisionnelle de ces techniques, qui doit se faire sans attendre les longs délais nécessaires aux enseignements provenant avec le temps des retours d'expérience sur chaussées réelles. Dans le cadre de la présente thèse Approche expérimentale et numérique de la fissuration réflective des chaussées, on s'intéresse aux sollicitations mécaniques gouvernant les mécanismes de remontée de la fissuration à travers les couches de surface bitumineuses. Il peut s'agir de la fissuration régnant dans les couches d'assise de chaussées dégradées ayant fait l'objet de travaux de renforcement et également de celle régnant dans les couches d'assise en matériaux traités aux liants hydrauliques de chaussées semi-rigides neuves. L'objet est de caractériser ces sollicitations afin de définir les protocoles de chargement aussi réalistes que possible pour piloter le banc de fissuration MEFISTO en cours de développement du Laboratoire Régional d'Autun. Cet équipement permettra d'étudier en laboratoire le comportement de matériaux bitumineux. Pour la détermination de ces protocoles, la démarche générale guidant le déroulement de notre travail s'articule selon deux principales phases. Dans une première phase, le phénomène de remontée de la fissuration est étudié sur des planches de chaussées expérimentales soumises à un trafic accéléré à l'aide des simulateurs de trafic lourd FABAC du LCPC. Ces essais mettent en évidence un délaminage systématique et très rapide avec le trafic de l'interface entre le rechargement bitumineux et son support fissuré. La remontée de la fissuration dans l'enrobé résulte alors de l'endommagement par fatigue sous l'effet des contraintes de traction par flexion induites par ce délaminage. L'interprétation des résultats expérimentaux conduit à proposer un modèle numérique aux éléments finis 3D, permettant de reproduire les états initiaux de sollicitations dans la couche de rechergement bitumineuse. Le modèle met en ½uvre le logiciel CESAR-LCPC . Dans une deuxième phase ce modèle numérique est utilisé pour déterminer les conditions de pilotage de la machine de fissuration MEFISTO. La démarche proposée est illustrée par un exemple de chaussée tiré du Catalogue de dimensionnement SETRA/LCPC. Elle repose sur la minimisation des écarts entre les efforts supportés par le matériau dans la chaussée réelle et le matériau testé à proximité de la fissure. Cette démarche nous conduit à proposer une position optimale des vérins verticaux, ainsi que des trajets de chargements complètement définis. Ces résultats pourront être utilisés pour la réalisation prochaine des tout premiers essais. Il reste encore à tester et à valider la pertinence de la démarche, qui sera à juger en fonction de la représentativité de l'essai MEFISTO par rapport au comportement de chaussées réelles, sans doute après quelques adaptations. Ceci sera possible lorsque le banc en cours de modification sera à nouveau opérationnel.

Nous avons étudié la cinétique de formation et l'évolution de la texture de la couche corrodée qui se forme à la surface d'un verre soumis à un bain acide. La couche corrodée est une couche partiellement désalcalinisée produite par échange ionique. Elle est poreuse et se caractérise par un indice de réfraction inférieur à celui du verre sain. L'ellipsométrie spectroscopique permet de déterminer l'épaisseur de la couche et son indice. D'autres techniques expérimentales complètent l'analyse : la porosité est ainsi caractérisée par adsorption-désorption d'azote ; l'épaisseur et la composition de la couche, par sonde ionique (S.I.M.S.); la quantité de sodium relâché dans la solution, par spectrométrie d'absorption atomique. Cette étude a mis en évidence l'importance des conditions de lixiviation et de préparation du verre. Le type de séchage employé est susceptible de modifier la texture et la structure de la couche. La corrosion à court terme ne produit pas des couches facilement détectables. Les différentes techniques d'analyse conduisent cependant à la même conclusion : après une forte augmentation de la porosité, on observe une densification de la couche au cours du temps. L'évolution de la texture de la couche modifierait alors la cinétique de corrosion du verre.

Afin d'améliorer les moyens d'observation en Haute Résolution Angulaire les télescopes acquièrent des diamètres de taille considérable. L'optimisation de ces grands télescopes de type E-ELT nécessite une caractérisation complète des sites devant les accueillir ainsi que des coupoles qui vont les abriter. En se basant sur une étude expérimentale effectuée sur le site du VLT (Paranal) on montre que la caractérisation verticale de la turbulence donnée par les profils de Cn2 et d'échelle externe est plus représentative des conditions réelles d'observation. Sachant, que le site qui va accueillir le futur E-ELT est à seulement quelques kilomètres de Paranal, les résultats vont servir à définir les spécifications des systèmes de compensation prévus pour cette nouvelle génération de grands télescopes. Cette étude a permis aussi la mise en évidence de la couche de surface et on a établi une estimation de son altitude et de son énergie. On montre que la couche de surface contribue significativement à la dégradation du front d'onde incident sur le télescope. Sa localisation près du sol soulève des questions sur son interaction avec les coupoles qui sont de même taille. LOTUCE un nouvel instrument développé dans le cadre de mon travail de thèse, a été proposé pour étudier l'interaction de cette couche de surface avec la coupole. En se basant sur la mesure des angles d'arrivée (AA) sur différents points du front d'onde, LOTUCE donne une estimation des paramètres optiques de la turbulence comme le paramètre de Fried, le temps de cohérence et l'échelle externe. La modélisation de la turbulence locale est alors possible en étudiant les courbes de covariance des AA dans les deux directions longitudinale et transverse. La dernière partie de ce travail a porté sur l'évolution temporelle de la turbulence optique. Il s'agit d'une étude basée sur l'estimation du temps de cohérence à partir de l'analyse statistique des fluctuations d'AA. Cette méthode utilisée par GSM a été validée par une simulation numérique. Ces résultats montrent que ce paramètre est plus sensible aux conditions de mesures et aux contraintes instrumentales.

Dans les filtres plantés de roseaux à écoulement vertical, la percolation des eaux usées à travers le milieu filtrant entraine la rétention physique des matières en suspension à la surface des filtres, et leur accumulation conduit à la formation d’une couche de boue principalement sur le premier étage des filtres. Longtemps considérée comme un facteur de risque de colmatage, cette couche de surface est aussi un compartiment majeur de la performance du système. Dans l’objectif de mieux connaitre la nature et l’évolution des dépôts qui la constituent, des échantillons issus de 14 stations en fonctionnement ont été prélevés pour analyser notamment la nature de leur matière organique particulaire et son évolution. Les résultats ont montré que les dépôts de stations de plus de trois ans de fonctionnement tendent vers un état similaire, caractérisé par la présence de composés organiques stables et complexes et par une plus faible réactivité de la matière organique particulaire. Les dépôts provenant de stations de moins d’un an de fonctionnement présentent une signature particulière, caractérisée par une matière organique réactive et peu mature. En complément de cette évolution en surface du filtre, la matière organique particulaire des eaux usées entrantes peut également subir des modifications au sein du process d’un filtre planté de roseaux. La présence d’un lit bactérien comme traitement additionnel participe à l’hydrolyse et à la transformation de la matière organique particulaire par des processus de minéralisation et d’humification. L’ajout de chlorure ferrique favorise l’agrégation de la matière. Enfin, des polluants organiques et métalliques d’intérêt ont fait l’objet d’une première quantification dans ces dépôts afin d’estimer leur rétention pour mieux appréhender les risques potentiels en cas de dysfonctionnement ou d’épandage. L’étude du comportement à la lixiviation en fonction du pH a permis de mettre en évidence que la libération de certains éléments traces est liée à celle de la matière organique. / The percolation of unsettled wastewater in French Vertical Flow Constructed Wetlands (VFCWs) causes the formation of a sludge layer at the surface of the first stage filter due to the retention of sludge deposits. Although the growth of this layer over the years of operation is a potential source of clogging risks, it also largely contributes in the performance of the system, depending on its properties. In order to better understand these phenomena, surface sludge deposits samples taken from 14 VFCW sewage treatment plants were collected and analyzed. Results showed that the structure and composition of the sludge deposits from treatment plants with more than three years of operation time were remarkably similar, characterized by the presence of stable and complex organic compounds and a low reactivity and biodegradability of the particulate organic matter. Deposits from treatment plants with less than one year of operation time were composed of more reactive and less mature organic matter. The particulate organic matter of the inflow wastewater was also shown to undergo modifications within the treatment chain of the vertical flow constructed wetland. The implementation of a biological trickling filter as an additional treatment prior to the filter stages was found to induce the transformation of soluble and particulate organic matter through mineralization and hydrolysis, and to contribute to humification probably by the detachment of biofilm fragments. The injection of ferric chloride used to precipitate phosphates was found to promote aggregation within the sludge deposits. Finally, the role of the sludge layer in the retention of a selection of organic and metallic pollutants in VFCW systems has been evaluated by analyzing sludge deposits samples. Detergents were found at higher concentrations than PCPP. The potential release of the sorbed contaminants was studied using leaching tests as a function of pH. Results showed that the release of some trace metals (mostly copper) was governed by the leaching behavior of organic matter.