L'objectif principal de cette thèse est la formulation des mélanges stables contenant l'hydroxyapatite gel synthétisée (Ca-HAGel). Le comportement rhéologique des mélanges Eau/(sulfate de calcium) et hydroxyapatite/(sulfate de calcium) a été étudié. Les résultats ont montré que tout les mélanges sont caractérisés par un comportement rhéologique rhefluidifiant et thixotrope. Le potentiel zeta a été utilisé dans cette étude pour mieux appréhender les interactions entre les particules et leur effet sur le comportement des mélanges. La fixation de sulfate sur la surface de Ca- HA favorise la stabilité de la structure du Ca-HAGel. Les analyses de caractérisation effectuées sur les formulations ont montré la formation de nouveaux composés tels que le sulfate-phosphate de calcium hydrate et l'Ardealite. Les tests de lixiviation et de percolation ont révélé que le taux de relargage de soufre et strontium à partir des sous-produits de gypse était négligeable pour les mélanges contenant Ca-HAGel. Ca- HAGel stabilise les métaux lourds relargués à partir du gypse et plâtre. Les particules du gypse améliorent les performances hydrauliques de Ca-HAGel et le plâtre hydraté stabilise la structure de Ca-HAGel par la formation des particules agglomérées. Le test colonne effectué sur la formulation AWPG2 a montré une grande performance à retenir le plomb et le cadmium avec des capacités de rétention de plus de 99% et 88% respectivement. Le traitement des métaux lourds était lié aux particules de Ca-HA et aux phosphate et calcium libres. La formulation AWPG2 peut être utilisée dans les barrières perméables réactives pour traiter les eaux souterraines contaminées. / The main purpose of this thesis was the formulation of stable blends based on synthesized hydroxyapatite-gel (Ca-HAGel). The rheological behavior of water−calcium sulfates and hydroxyapatite−calcium sulfates blends was considered in this study. The results show that all blends and formulations exhibit a shearthinning effect and thixotropic behavior. The ζ potential was used in this study to understand the interaction between particles and its effect on the global behavior of the blends. Fixation of sulfate on Ca-HA surface promotes the stability of Ca-HAGel suspension. Characterization analysis of formulation shown the presence of new compounds such as calcium sulfate-phosphate hydrate and Ardealite. Leaching and percolation tests revealed that the release rate of sulfur and strontium from gypsum by-product was negligible in blends based on Ca- Agel. Ca-HAGel was stabilized the heavy metals released from plaster and gypsum. Gypsum particles enhanced hydraulic performances of Ca-HAGel and hydrated plaster stabilized Ca-HAGel structure by the formation of agglomerated particles. Column test carried out on AWPG2 blend revealed high removal performances for lead and cadmium with retention capacity of 99% and 88% respectively. The reactivity was related to Ca-HA and free calcium and phosphate contained in the selected formulation. AWPG2 blend is to be used as permeable reactive barrier for in-situ contaminated groundwater remediation

No presente trabalho, é realizada a modelagem e identificação de um serovoposicionador hidráulico de uma bancada de testes. As expressões analíticas tradicionalmente utilizadas em uma estratégia em cascata aplicada ao controle de trajetória de posição são obtidas. A estratégia em questão utiliza, conjuntamente, a linearização por realimentação como lei de controle do subsistema hidráulico e a lei de controle de Slotine e Li no subsistema mecânico. Com base na mesma estratégia, um controlador em cascata neural é proposto. Em tal controlador, a função analítica que representa o mapa inverso, presente na linearização por realimentação, e a função de compensação de atrito utilizada na lei de Slotine e Li são substituídas por funções constituidas por meio de redes neurais de perceptrons de múltiplas camadas. Essas redes neurais têm como entradas os estados do sistema e também a temperatura do fluido hidráulico. O novo controlador é apresentado em uma versão onde as redes neurais são aplicadas sem modificações on-line e em outra, onde são apresentadas leis de controle adaptativo para as mesmas. A prova de estabilidade do sistema em malha fechada é apresentada em ambos os casos. Resultados experimentais do controle de seguimento de trajetórias de posição em diferentes temperaturas do fluido hidráulico são apresentados. Esses resultados demonstram a maior efetividade do controlador proposto em relação aos controladores clássicos PID e PID+feefforward e ao controlador em cascata com funções analíticas fixas. Os experimentos são realizados em duas situações: quando não ocorrem variações paramétricas importantes no sistema, onde é utilizado o controlador em cascata neural fixo e quando ocorrem essas variações, onde se utiliza o controlador em cascata neural adaptativo. / In this work, the modeling and identification of a hydraulic actuator testing setup are performed and the analytical expressions that are used in a cascade control strategy applyied in a position trajectory tracking control are designed. Such cascade strategy uses the feedback linearization control law in the hydraulical subsystem and the Slotine and Li control law in the mechanical one. Based on this cascade strategy, a neural cascade controller is proposed, for which the analytical function used as inversion set in the feedback linearization control law and the friction function compensation of the Slotine and Li control law are replaced by multi layer perceptrons neural networks where the inputs are the states of the system and the hydraulic fluid temperature. The novel controller is introduced in two different aproachs: the first one where the neural networks do not have on-line modifications and the second one where adaptive control laws are proposed. For both of them the stability proof of the closed-loop system is presented. Experimental results about some position tracking controls performed in different fluid temperature are showed. The results show that the novel controller is more efective than the classical PID, PID+feedforward and the traditional analytical cascade controller. The experiments are performed in two different setups: considering the system without importants parametric variations where is applied the non adaptive cascade neural controller and in the presence of parametric variations where is applied the adaptive cascade neural controller.

Vertedouros em degraus têm se tornado uma boa opção em barragens pela facilidade de construção e, principalmente, por apresentar uma dissipação significativa de energia ao longo de sua calha, o que faz com que a parcela de energia a ser dissipada por ressalto hidráulico a jusante da barragem diminua, ocasionando uma significativa redução nas dimensões da estrutura da bacia de dissipação. A aplicação de soleira terminal em bacias de dissipação provoca uma melhor distribuição das velocidades e um melhor comportamento da flutuação de pressões ao longo da bacia e a jusante, aumentando assim seu desempenho na dissipação de energia. A combinação destas duas formas de dissipação (vertedouro em degraus e bacia de dissipação com soleira terminal) pode ser utilizada como uma solução econômica e segura, entretanto, o dimensionamento dessas estruturas esbarra na falta de critérios e informações, principalmente quanto ao tamanho e posição ideal para o projeto de uma soleira terminal. No presente trabalho foram analisados os dados de pressões médias e flutuações de pressões no interior da bacia e a jusante da soleira terminal, sendo apresentadas metodologias para dimensionamento de tamanho e para posicionamento de uma soleira em função do número de Froude da entrada do ressalto hidráulico. Também está sendo apresentada uma metodologia para análise das pressões médias em bacia do tipo I (sem soleira), além de uma comparação do comportamento dos esforços em bacia com soleira e sem soleira, com vertedouro em degraus e vertedouro de calha lisa. Os dados utilizados foram obtidos em modelo experimental, construído no Laboratório de Obras Hidráulicas (LOH) do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH-UFRGS), através de transdutores de pressões fixados junto ao fundo do canal de ensaios para diversas vazões, considerando, além de bacia tipo I, diferentes tamanhos de soleira terminal, situadas em diferentes posições do canal. / Stepped spillways have become a good option in dams for ease of construction and especially to present a significant dissipation of energy throughout the spillway chute, which causes that the parcel of energy to be dissipated by hydraulic jump downstream of dam decreases, causing a significant reduction in the dimensions of the stilling basin structure. The application of end sill in stilling basins causes a better distribution of speeds and better behavior of the fluctuation of pressure along the basin and downstream, thus increasing their performance in energy dissipation. The combination of these two forms of dissipation (stepped spillway and stilling basin with end sill) can be used as an economical and safe solution, however, the sizing of these structures hindered by a lack of criteria and information, especially regarding the ideal size and position for design of an end sill. In this study the data mean pressures and pressure fluctuations within the basin and downstream of the end sill were analyzed, being presented methodologies for design the size and position of a sill as a function of the Froude number of the input of the hydraulic jump. A methodology for analysis of mean pressure in type I basin (without sill) is also being presented, and a comparison of the behavior of efforts in basin with and without end sill, with stepped spillway and flat spillway chute. The data were obtained in an experimental model built at the Laboratory of Hydraulic Works (LOH) at the Institute of Hydraulic Research (IPH-UFRGS), through pressure transducers attached at the bottom of the test channel for various flow rates, considering, in addition of type I basin, different sizes of end sill at different positions of the channel.

Orientador: Prof. Dr. Igor Fuser / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / Nos dias atuais a energia tem sido prioridade de vários governos pelo mundo, e vem despertando o interesse de grandes companhias. A energia tem um papel fundamental na sociedade moderna, onde a cada ano o consumo aumenta. A descoberta de enormes reservas de gás não convencional, ou conhecido também como shale gas, vem gerando grande expectativa no mercado mundial de energia. Os EUA têm a maior reserva mundial de shale gas, e são os pioneiros na sua exploração e produção. O Brasil possui a decima maior reserva mundial de shale gas. A sua reserva de shale gas equivale a quinze vezes as reservas de gás convencional do país em 2015 (MME, 2015). Devido a isso pode-se considerar as reservas brasileiras expressivas, o que vem despertando o interesse do país por suas reservas de shale gas. Esta dissertação tem como objetivo analisar o potencial do Brasil para a exploração e produção doshale gas. Para isso, foram consideradas variáveis do Brasil e EUA, como: o estado da arte do mercado regulatório, do domínio tecnológico, qualificação da mão de obra, conhecimento geológico, estrutura de preços, propriedade do solo e subsolo, e por fim as questões ambientais. Procurando assim fazer um paralelo entre essas variáveis dos dois países, verificando se o crescimento da exploração do shale gas americano pode ser repetido no Brasil. Além dessa comparação dos cenários energéticos, foi também levantado depoimentos de especialistas do setor de gás natural do Brasil, por meio de entrevista, contribuindo assim para um debate dos rumos da política energética brasileira. O resultado desta pesquisa mostrou que o Brasil não necessita explorar o shale gas neste momento e ainda não possui um mercado regulatório favorável e mercado interno desenvolvido para o desenvolvimento dos recursos de shale gas. Considerando tanto o aspecto econômico como o ambiental, a conclusão deste trabalho foi de que o Brasil não deve levar adiante a exploração do shale gas, dentro de um tempo previsível. / In the present day energy has been a priority of many Governments around the world, arousing the interest of big companies. Energy has a key role in modern society, where each year the consumption increases. The discovery of vast reserves of unconventional gas, or also known as shale gas comes generating great expectations in the global energy market. The us has the largest world reserve of shale gas, and are pioneers in their exploration and production. The Brazil has the world's largest reserve of decima shale gas. Your reservation of shale gas is equivalent to 15 times the conventional gas reserves in the country in 2015 (MME, 2015). Because of this you can consider the Brazilian reserves, expressive arousing the interest of the country for its reserves of shale gas. This dissertation aims to analyze the potential of Brazil for the exploration and production of shale gas. For this, the variables were considered Brazil and USA, as: the State of the art market's regulatory, technological domain, qualification of the workforce, geological knowledge, price structure, property of the soil and subsoil, and finally environmental issues. Looking for how to make a parallel between these variables of the two countries, noting the growth of shale gas American can be repeated in Brazil. In addition to this comparison of energy scenarios, was also lifted testimonials from industry experts, Brazil's natural gas through the interview, thus contributing to a discussion of the direction of the Brazilian energy policy. The result of this research showed that Brazil does not need to explore shale gas right now and still does not have a favourable regulatory and market internal market developed for resource development of shale gas. Considering both the economic aspect as the environmental, the conclusion of this work was that Brazil should not carry out the exploitation of shale gas, within a predictable time.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of hydraulic conductivity of soil is an important stage in the geotecnical investigations, aiming at the use of compacted soils as impermeabilizing mineral layers, for the base and cover of sanitary land-fill sites. This paper presents the study of hydraulic conductivity (k) of natural and compacted soils of the Santa Maria region, in the area called Caturrita which was chosen for the future installation of the sanitary land-fill of this city, localized near the current solid waste disposal site of Santa Maria (Robaina, 2002). In this place a detailed geological-geotecnical investigation was undertaken. The objective of this investigation was the identification, classification and characterization of the soils of seventeen drilling profiles (P1 to P17) distributed in the area of study; the majority were executed with a manual boring-tool, of which samples were collected for laboratory tests. For all profiles characterization tests were performed (Atterberg limits, granulometric analysis, density of grains). In one typical profile (P1) complementary tests were made such as, chemical tests, X-ray diffraction, compaction and hydraulic conductivity tests with of rigid and flexible walls permeameters. For this study of hydraulic conductivity a flexible wall permeameter with a simplified triaxial chamber was assembled similar to that of Bjerrum and Huder (1957). In situ tests were performed of the following type: infiltration hole, ring infiltrometer, and piezometer, which evaluated the characteristics of soil in its natural condition. Through the investigations two layers (layers 1 and 2) were identified in this area. Layers 1 are more superficial, and constituted of horizon A and finally horizon B. In the lower layer 2 (horizon C), with a reddish colour, the soil shows characteristics of alteration of sedimentary rocks. The results of in situ tests k show similar values between each other, because the infiltration tests have values of k in the order of 10-5 m/s, in the same order of magnitude as the results with piezometer in layer 1. The values of k of layer 2 were in the order of 10-7 and 10-8 m/s in the natural state. The compacted samples had values of k in the order 10-9 and 10-10 m/s. The results of k in the flexible wall permeameter were higher for undisturbed samples, and compacted samples resulted in values in the order of 10-9 m/s. Values of k of this order are indicated as natural impermeabilizing barriers in sanitary land-fills. / O estudo da condutividade hidráulica de solos é uma etapa importante nas investigações geotécnicas, visando a utilização de solos compactados como camadas impermeabilizantes minerais, para base e revestimento de cobertura de aterros sanitários. Este trabalho apresenta o estudo da condutividade hidráulica (k) de solos naturais e compactados da região de Santa Maria, na área denominada Caturrita, a qual foi pré-selecionada como futura instalação do aterro sanitário desta cidade, localizada próximo ao atual local do depósito de resíduos sólidos de Santa Maria, o chamado lixão da Caturrita (Robaina, 2002). Neste local foi realizada uma investigação geológica-geotécnica detalhada. Esta investigação teve como objetivo a identificação, classificação e caracterização de solos através de 17 perfis (P1 a P17) de sondagem distribuídos na área do empreendimento, na maioria executados com trado manual, dos quais coletaram-se amostras para ensaios de laboratório. Em todos os perfis foram realizados ensaios de caracterização (limites de Atterberg, granulometria com e sem defloculante e peso específico real dos grãos). Em um perfil típico (P1) foram realizados ensaios complementares, tais como: ensaios químicos, difração de raios-X, ensaios de compactação e condutividade hidráulica com permeâmetro de parede flexível. Para o estudo da condutividade hidráulica foi montado para esta pesquisa o permeâmetro de parede flexível com câmara triaxial simplificada, similar ao proposto por Bjerrum e Huder (1957). In situ foram realizados ensaios do tipo: cava de infiltração, infiltrômetro de anel, e com a técnica do piezômetro, os quais avaliam as características do solo em condições naturais. Através das investigações foram identificadas na área duas camadas (camadas 1 e 2) para os perfis de solo, sendo que a camada 1 mais superficial é constituída por um horizonte A e eventualmente um horizonte B. Na camada 2 (horizonte C) mais inferior, com coloração avermelhada, possui características de alteração de rochas sedimentares. Os resultados dos ensaios k in situ apresentaram valores semelhantes entre si, sendo que o ensaio de infiltração teve valores na ordem de 10-5 m/s, na mesma ordem dos resultados com piezômetro na camada 1. A camada 2 os valores de k foram da ordem de 10-7 e 10-8 m/s no estado natural. Os corpos compactados tiveram valores de k na ordem 10-9 a 10-10 m/s. Os resultados de k em permeâmetro de parede flexível foram mais elevados para amostras indeformadas, e nos corpos de prova compactados resultaram valores na ordem de 10-9m/s. Valores de k desta ordem são indicados como barreiras naturais impermeabilizantes em aterros sanitários.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-04-28Bitstream added on 2014-06-13T20:14:51Z : No. of bitstreams: 1 pede_maz_me_rcla.pdf: 3116261 bytes, checksum: eef7881b3c61cba9db27744f6f6269e9 (MD5) / A Região Metropolitana de São Paulo apresenta áreas de embasamento cristalino alterado, densamente ocupadas, que sofreram os mais diversos impactos ambientais, comprometendo os aqüíferos presentes. Este trabalho teve por objetivo a caracterização da condutividade hidráulica da porção saturada de dois domínios hidrogeológicos do embasamento cristalino alterado, um relacionado às rochas metassedimentares e outro às rochas gnáissicas. A condutividade hidráulica de ambos os domínios foi determinada através da realização de testes de slug em 63 poços de monitoramento. Os testes foram realizados utilizando-se transdutor de pressão de alta precisão. Os dados obtidos foram armazenados e analisados, utilizando-se os métodos de Hvorslev (1951) e Bower & Rice (1976). Os valores de condutividade hidráulica de cada domínio hidrogeológico, obtidos por ambos métodos, foram comparados através de análises estatísticas. Procurou-se estabelecer a relação entre os valores de condutividade hidráulica e a profundidade do meio saturado, bem como a influência das heterogeneidades presentes nos dois domínios hidrogeológicos. Os resultados dos testes revelaram que a condutividade hidráulica média das rochas gnáissicas alteradas é de 7,51x10-4 cm/s, segundo o método de Hvorslev (1951), e 2,34 x10-3 cm/s para o método de Bouwer & Rice (1976). Para as rochas metassedimentares alteradas foram obtidos valores médios de 5,01x10-5 cm/s e 7,99x10-5 cm/s, respectivamente. / The São Paulo Metropolitan Region (RMSP) is located on crystalline rock areas. The region is highly populated and has suffered different environmental impacts, affecting the aquifers. The objective of this work is to characterize the of the satured portion of two different hydrogeological domains, consisting of weathered basement, one related to the metassedimentary rocks and another to gneissic rocks. The hydraulic conductivities of both domains were determined by a series of slug tests in 63 monitoring wells. The tests were executed using a high precision pressure transducer. The data from the tests were collected, stored and analyzed using new analytical tools based on Hvorslev (1951) and Bower and Rice (1976) methods. The conductivity values obtained from both methods were evaluated using statistical analysis, looking for relationships among hydraulic conductivity, depth of satured zone, as well as heterogeneity present on both hydrogeologic domains. Hydraulic conductivity values for weathered gneiss were 7,51x10-4 cm/s and 2,34 x10-3 cm/s obtained using Hvorslev (1951) and Bower and Rice (1976), respectively. For metassedimentary rocks hydraulic conductivity values were 5,01x10-5 cm/s and 7,99x10-5 cm/s, respectively.

Seguindo a linha de pesquisa de novos materiais geotécnicos, na busca por soluções técnicas a partir do uso de materiais alternativos, o presente estudo avaliou sob enfoque geotécnico o comportamento do resíduo de uma fábrica recicladora de papel localizada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. O objetivo do trabalho consistiu em caracterizar o resíduo e identificar suas propriedades no que se refere ao seu desempenho mecânico e hidráulico, a partir de um programa de ensaios de laboratório. O resíduo in natura possui uma umidade de 256 %, sendo composto de matéria orgânica (de 40 a 45 %), cargas minerais (principalmente caulinita e calcita) e água. As análises para a determinação dos parâmetros de deformabilidade, resistência e condutividade hidráulica foram feitas utilizando-se como variável os valores de umidade de aproximadamente 190, 160 e 130 %. Os parâmetros de compressibilidade unidimensional das amostras do resíduo não apresentaram variabilidade significativa com a variação da umidade de moldagem, obtendo-se valores médios elevados para os índices de compressão (Cc) e descarregamento (Cd) e para os coeficientes de adensamento (Cv), indicativos da alta compressibilidade característica do material. Para a determinação dos parâmetros de resistência do material foram realizados ensaios triaxiais nãodrenados. O ângulo de atrito interno obtido foi de ф’= 53,5°. Durante os ensaios triaxiais foram realizadas medições da condutividade hidráulica antes da fase de cisalhamento das amostras. Os coeficientes de condutividade hidráulica, medidos na fase pré-cisalhamento, atingiram valores da ordem de 10-9 m/s. A capacidade de atingir baixos valores de condutividade hidráulica é uma característica relevante do comportamento deste material e indica a possibilidade de ser utilizado como um material geotécnico alternativo em substituição aos materiais convencionais utilizados em coberturas impermeáveis de aterros (cover liners). / Following the line of research of new geotechnical materials, aiming new technical solutions using alternative materials, the present research evaluated, under geotechnical understanding, the behavior of the waste sludge from a paper recycling plant in Rio Grande do Sul, Brazil. The objective of this research aimed the characterization and the identification of the waste properties – mechanical and hydraulic performance, through laboratory tests. The natural waste has 256% of water content, and is composed by organic matter (ranging from 40 to 45 %), mineral charges (mainly Kaolinite and Calcite) and water. The tests for the determination of deformability, strength and hydraulic conductivity parameters were carried out under 190%, 160% and 130 % of water content. The one-dimensional compressibility parameters of the waste sludge did not show a significant variability with the variation of the molding water content, where the average values were high for the compression (Cc) and swelling (Cd) coefficients as well as for the consolidation coefficient (Cv), which can be considered as an indicative of high compressibility (characteristic of the material). For the determination of the strength parameters of the material, it was carried out undrained triaxial tests. The internal friction angle was ф’= 53,5°. During the triaxial tests, measurements of hydraulic conductivity were performed, previously shearing. The hydraulic conductivity coefficients measured during the pre-shearing phase, reached values around 10-9 m/s. The capacity for reaching low values of hydraulic conductivity is a considerable characteristic of the behavior of this material, what shows the possibility of its use as an alternative geotechnical material substituting the conventional materials used as cover liners

A presente dissertação apresenta um estudo experimental e de simulação de fluxo de água investigando os efeitos de chuvas torrenciais sobre o solo existente em um talude da região de São Vendelino. Para este estudo foi selecionada uma encosta na qual houve duas ocorrências de rupturas rasas que deram origem a corridas de detritos num evento importante que ocorreu no local em dezembro de 2000. Ao longo da cicatriz deixada por uma delas, foram realizados ensaios de caracterização e determinadas as propriedades hidráulicas do solo a partir de ensaios de campo e de laboratório. Os ensaios de campo compreenderam ensaios com o permeâmetro de Guelph, ensaios com piezômetros de tubo aberto e infiltrômetro de anel duplo. Em laboratório foram realizados ensaios utilizando dois diferentes permeâmetros de parede flexível. Foi feita também a determinação da curva característica do solo através do método do papel-filtro. A partir das propriedades hidráulicas do solo, da geometria do talude e espessura dos materiais, obtidas a partir de topografia, foram realizadas análises de fluxo utilizando o programa Seep/W simulando a precipitação medida de 148 mm/2 h que deflagrou as corridas de detritos de dezembro de 2000. As análises mostraram que, como o solo coluvionar tem uma condutividade hidráulica bastante elevada, ocorre a infiltração de toda a chuva ocorrida. As análises de fluxo mostraram uma elevação progressiva do nível freático com o tempo, o qual atinge a superfície do terreno no trecho crítico do talude (trecho de maior inclinação) após cerca de 95 minutos de precipitação. Análises de estabilidade simplificadas (talude infinito) mostram fatores de segurança próximos da unidade com o nível freático em 80% da camada de solo coluvionar, considerando o trecho mais íngreme do talude. Embora com algumas simplificações de análise, estes resultados mostram que as análises de fluxo e de ruptura, utilizando dados reais medidos em campo, são muito promissores pois conseguem modelar de forma adequada a ruptura ocorrida (FS=1,0). / This dissertation presents an experimental study and a simulation of hydraulic flow in a slope at São Vendelino region, to investigate the effects of torrential rains on the existing soil. A natural slope was selected in which two shallow slope failures had occurred in December 2000 during a serious debris flow event. Soil characterization tests and hydraulic properties have been determined in the laboratory on soil samples taken close to one of the scars left by the failures. The field tests involved Guelph permeameter, stand pipe piezometers and doublering infiltrometer tests. Tests on two different flexible wall permeameter tests and the determination of the moisture-suction characteristic curve have also been carried out in the laboratory. Using the measured soil hydraulic properties, the slope geometry and soil covering depths obtained through topography, some hydraulic flow analyses have been carried out. The SEEP/W software was used and the measured precipitation of 148mm/ 2h, which caused the debris flow event of December 2000, was simulated. The analyses have shown that all the precipitation can infiltrate, as the soil has a large hydraulic conductivity, and there is a progressive rising of the phreatic line with time. This level of water reaches the soil surface in the critical length of the slope (the length with the larger inclination) after 95 min of rain. Simplified slope stability analysis (infinite slopes) had shown values of safety factors close to one in the critical length of the slope when the phreatic line is at 80% depth of the colluvium soil. Although there are some simplifications in the analysis, these results show that the flow and the stability analyses using the real data collected from field tests modeled in an appropriate way the real failure (FS~1,0).

Os atuadores hidráulicos são usados em muitas aplicações e áreas de trabalho devido à sua capacidade para manipular grandes forças com baixa inércia, pouca vibração e capacidade de trabalho por longos períodos de tempo. Entretanto, o maior problema no uso destes tipos de atuadores são as características dinâmicas tais como não-linearidade e variação de parâmetros, as quais dificultam seu controle em malha fechada. Assim, para controlar sistemas hidráulicos, é necessário o uso de modelos matemáticos não lineares e a aplicação de leis de controle complexas para obter um seguimento de trajetória com alta precisão. O objetivo principal deste trabalho é a obtenção de um sistema que siga com precisão as trajetórias de referência do tipo senoidais. Para tanto, este trabalho aborda o projeto de uma lei de controle por realimentação de estados (feedback linearization) combinada com o princípio do modelo interno para aplicar no sistema hidráulico de atuação de uma máquina de ensaios de fadiga. O princípio do modelo interno é aplicado utilizando um compensador dinâmico (que contém pólos imaginários com a mesma freqüência que o sinal de referência) num laço externo do sistema linearizado por realimentação de estados. Uma lei de controle do tipo realimentação de estados, considerando os estados do sistema linearizado e os do compensador dinâmico, é projetada para garantir estabilidade no sistema de malha fechada. A fim de avaliar a estratégia de controle proposta são discutidos e apresentados simulações do modelo experimental. / Hydraulic actuators are used in many applications due to their ability in driving large forces with low inertia and little vibration for a long period of time. However, the main problem in controlling these kinds of systems concerns their dynamics, which presents several nonlinearities and parameters variations. Thus, to control hydraulic systems, appropriated nonlinear models and complex control techniques to achieve a stable force regulation with a specified performance are necessary. The purpose of this work is the application of a feedback linearization scheme in the design of a force controller for a hydraulic actuator used in a fatigue test machine. The main control objective considered regards the achievement of sinusoidal force reference tracking. With this aim the internal model principle is applied by using a dynamic compensator (containing imaginary poles with the same frequency of the force reference) in an outer regulation loop. A state feedback control law, considering both the states of the feedback linearized hydraulic system and the ones of the dynamic compensator, is therefore designed in order to stabilize the whole closed-loop system. Experimental model identification and simulation control results are presented and discussed.

Le fonctionnement et la structure hydrogéologiques des aquifères de socle des granites et des gneiss sont aujourd'hui relativement bien compris. En revanche, dans cet ensemble, les aquifères dans les péridotites sont très peu étudiés et mal compris. Dans ce contexte, les massifs obductés de Nouvelle-Calédonie présentent un laboratoire naturel exceptionnel pour améliorer la connaissance de cet hydrosystème original en contexte tropical. Ainsi l'objectif du présent travail de thèse est d'approfondir la connaissance de la structure et du fonctionnement hydrogéologiques de ces massifs. L'analyse porte d’abord sur le manteau d'altération constitué de la cuirasse, des latérites, des saprolites grossières et du saprock. Plus de 60 essais hydrauliques sont menés sur les massifs de péridotites et les résultats sont compilés aux données existantes. La conductivité hydraulique moyenne des latérites est évaluée à 1.10-7 m/s et celle des saprolites grossières et du saprock à 8.10-7 m/s. L'hétérogénéité de cet horizon altéré est marquée par une gamme de variation de la conductivité hydraulique sur six ordres de grandeur et l'analyse piézométrique met en évidence des connexions hydrauliques avec le substratum fracturé profond. Le substratum est ensuite considéré. L'étude de la fracturation est réalisée à partir de mesures structurales sur affleurement et de la description de près de 1000 m de carottes de forages. L'analyse de la fracturation met en évidence l'importance du réseau serpentineux par sa densité d’une part, et par son lien avec l'altération supergène d'autre part. De plus, il est vérifié que la conductivité hydraulique du substratum diminue avec la profondeur. Cette variation est liée à la diminution de la densité de fractures altérées. Ainsi, à l'issue de ces analyses, la structure des massifs de péridotites est définie. Un réseau primaire de fractures d’espacement décimétrique lié au réseau serpentineux préstructure les péridotites. Sur ce réseau se surimpose un réseau de fractures dont l'espacement est décamétrique et caractérisé par une altération supergène. Les fractures altérées présentent localement de fortes conductivités hydrauliques, de l'ordre de 10-5 m/s. En profondeur l'espacement des fractures est hectométrique et les fractures sont majoritairement fermées, scellées par les minéraux néoformés ou par l'effet de la pression lithostatique. Les réseaux de fractures déca et hectométriques, visibles également sur l'effet d’échelle de la conductivité hydraulique, sont majoritairement verticaux, développés par instabilité de dissolution lors des processus d’altération. Cependant, des structures à faible pendage existent également et permettent la percolation du réseau. Enfin, à partir de ces nouveaux résultats et de l’intégration de l'ensemble des données acquises sur les différents massifs, un modèle de structure et de fonctionnement hydrogéologiques est proposé à l'échelle du massif. Ce modèle comprend l'horizon des latérites qui constitue un aquitard homogène sous lequel se développe l'aquifère dont l'épaisseur est de l'ordre de cinquante mètres. Le substratum est discrétisé en trois couches dont la conductivité hydraulique décroît de 2.10-7 à 2.10-8 m/s entre 50 m et 250 m environ sous le mur de l'aquifère. Les modèles numériques construits permettent de valider le modèle conceptuel unitaire et montrent que l'état de saturation des massifs est contraint par leur géomorphologie. Au terme de ce travail, plusieurs aspects doivent encore être approfondis. Le rôle hydrogéologique de la cuirasse doit être précisé et considéré dans le modèle hydrogéologique. Enfin, compte tenu du développement possible de structures très perméables, voire pseudo-karstiques, la connaissance de la distribution des structures drainantes doit être améliorée. Les résultats appliqués de ce travail de recherche sont exposés dans un rapport final et un guide méthodologique livrés dans le cadre du projet CNRT « HYPERK ». / Water resources of hard-rock (gneisses or granites) aquifers have significantly been studied in the past two decades. The hydrogeological behavior and structure of these aquifers are thus relatively well understood. On the other hand, aquifers in mantle-type basements, such as peridotites, are poorly studied and understood, mainly because they are not common and of limited extent. In this context, New Caledonia is a great laboratory offering unique opportunity to improve the knowledge of these original types of hydrosystems in tropical climate. Thus, the objective of this thesis is to improve the knowledge of these aquifer systems within weathered peridotites. Firstly, the study focuses on the characterization of the weathered layers of the peridotites composed of, from top to bottom, iron oxides/ferricrete, laterite, coarse saprolite and saprock (ie. top of the bedrock, with up to 20 % of weathered material). More than 60 hydraulic tests are performed and results were compiled with existing data. Mean hydraulic conductivity (K) of laterites is estimated around 1.10-7 m/s while mean value in coarse saprolites and saprock is around 8.10-7 m/s. Heterogeneity of this altered layer is high; K varies between six orders of magnitude and hydraulic head data analysis reveals a hydraulic connection with the deep fractured bedrock. Secondly, the fresh rock part of peridotites is studied. Fracture network analysis is derived from outcrop structural measurements and from the description of about 1000 m of cumulated borehole cores. This work highlights the importance of serpentine network, because of its high density and its critical impact on weathering. Moreover, the observations reveal that hydraulic conductivity decreases with depth within the substratum, due to the vertical decrease of weathered fractures density. These new results allow defining a structural framework of the massifs. It is characterized by a primary decimetrical fracture network closely related to the serpentine network. This network is overprinted by a secondary weathering network which reveals decametric spacing (ca. 30 m) and in places K values of 10-5 m/s. At depth, spacing is hectometrical and fractures are sealed by lithostatic pressure and/or subsequent mineral precipitations. These deca- and hectometric fracture networks, which are also visible on the scale effect of hydraulic conductivity, are primarily vertical and are the result of dissolution instabilities occurring during weathering processes. However, low- angle fractures do occur and allow the percolation of the network. Finally, on the basis of these new results and the integration of all existing data from different massifs a new hydrogeological conceptual model is proposed at the scale of a massif. The model includes a homogeneous lateritic aquitard and a coarse saprolite and saprock aquifer which is about 50 m thick. The bedrock is subdivided into three layers whose hydraulic conductivity decreases from 2.10-7 m/s to 2.10-8 m/s, respectively 50 and 250 m below the aquifer base. Numerical modelling validates this unitary conceptual model and reveals that the saturation of the massifs depends on their morphology. At last, several aspects require further research. The role of the ferricrete layer must be specified and considered in the hydrological model. Moreover, distribution of the fracture network remains to be fully addressed and should be studied with care given the potential development of highly permeable structures that could conform to pseudo-karstic drains. The applied results of this work are available in a “Technical guide” and a “Technical report” of the “HYPERK” CNRT Project.