Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 303-334. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 26 mars 2004). Bibliogr.

Th. 3e cycle--Pétrogr., géochim.--Rennes 1, 1983. N°: 784.

Le recyclage ou la réutilisation des déchets de démolition de maisons individuelles, de petits collectifs et de sites industriels édifiés en terre cuite, est actuellement limité par la présence de déchets composites, formés par l’assemblage de terre cuite, de mortier et / ou de plâtre principalement. Dans l’optique de valoriser la terre cuite dans la même filière ou dans d’autres secteurs industriels, la présence de plâtre, pouvant générer des ions sulfates au contact de l’eau, est un obstacle. La principal option de fin de vie des déchets de terre cuite en mélange est ainsi l’enfouissement en installation de stockage de classe 3. Le but de cette thèse a été de développer une méthode de séparation des déchets de démolition de terre cuite, plus intéressante d’un point de vue environnemental que l’enfouissement, et permettant de récupérer des matières premières secondaires de terre cuite valorisables dans des filières pertinentes. Une étude du gisement a été réalisée afin d’établir la nature des assemblages en présence dans les déchets de déconstruction et de fournir des échantillons représentatifs. Ces échantillons ont permis la détermination des mécanismes d’adhésion des interfaces. Une méthode de séparation a ainsi été développée et la compatibilité des matières premières secondaires de terre cuite a été comparée vis-à-vis de trois filières de valorisation. / Recycling or reuse of demolition waste from individual houses, small collectives and industrial sites built with fired clay bricks, is currently limited by the presence of mixed waste, which is mainly an assembly of fired clay bricks, mortar and gypsum. In the perspective to valorize fired clay waste from demolition, the presence of gypsum, which may contain sulfates, is a restriction. Currently, the main end-of-life option for non-dissociated fired clay waste is the landfilling in waste storage facilities of class 3. The aim of this PhD thesis is to develop a separation process of mixed fired clay waste, environmentally more friendly than landfilling, in order to recover and valorize secondary raw materials in relevant industrial sectors. A study of the deposit has been done to identify the nature of the mixed demolition waste and to supply representative waste samples. Those samples enable to define the adhesion mechanisms at the interfaces. Then, a separation method has been developed. Finally, three routes have been investigated in order to valorize the recovered clay bricks.

Dans le cadre de cette thèse de doctorat nous nous sommes intéressés à la préparation de composés moléculaires magnétiques chiraux dont le centre métallique, siège de l'anisotropie magnétique, est également centre de chiralité. Notre étude a porté sur le contrôle de la stéréochimie du polyèdre de coordination d'un ion Ln, en particulier dans des complexes base de Schiff 3d-4f. L'approche originale que nous avons explorée consiste à induire la stéréochimie du centre Ln par un ligand-chélate anionique chiral directement lié au métal. L'anion-ligand que nous avons considéré est la forme déprotonée du trifluoroacétyl-3-camphre (abrégée Camph-). Pour des complexes de type base de Schiff 3d-4f, deux anions chiraux viennent s'ancrer sur l'ion Ln et, par transfert de chiralité, permettent de fixer la stéréochimie de la sphère de coordination de la terre-rare. Une stéréochimie Delta ou Lambda est ainsi obtenue en fonction de l'énantiomère de l'anion-chiral mis en œuvre dans la synthèse. Cette approche a permis la synthèse de plusieurs familles de composés énantiopurs (ex. [LMe2Ni(H2O)Ln(camph)2(CF3SO3)]; [LMe2Zn(Cl)Ln(camph)2(MeOH)]). Dans chaque cas une stéréochimie Lambda est associée à l'énantiomère R-(+) de l'anion chiral et une stéréochimie Delta à l'énantiomère S-(-). Cependant une telle stéréo-sélectivité n'est pas systématique, la dissymétrie de l'espace de la sphère de coordination de la terre-rare associée à son troisième anion ou à un ligand ancillaire semble jouer un rôle important.Selon la même approche, nous avons également considéré la préparation de complexes 4f mono-métalliques chiraux de formulation [Ln(Camph)4]-. L'étude des comportements magnétiques a mis en évidence des comportements de type SMM (Single Molecule Magnet) pour plusieurs composés contenant les ions Tb ou Dy. / The research work described in this thesis deals with the design, the synthesis and magnetic property investigation of magnetic low dimensional molecular materials (i.e. single Molecule Magnets, SMM), especially in 3d-4f Schiff-base complexes, involving magnetically anisotropic lanthanide (Ln) metal centers in conjunction with chirality. The aim of this investigation was to provide an efficient access to enantiopure SMMs chiral at metal (Ln). We developed an original chemical approach that consists in introducing a chiral chelating diketonate ligand directly bonded to the Ln metal center. Thus transfer of chirality from chiral ligand to the coordination polyhedron of the metal center can be achieved. Deprotonated 3-trifluoroacetyl-camphor (Camph-) has been utilized as the chiral chelating ligand to synthesize several 3d-4f Schiff-base complexes, where two chiral anions are anchored on Ln ion rendering chiral coordination sphere around the rare-earth metal center. Depending on the enantiomer of the ligand employed in the synthesis, either Delta or LAmbda stereochemistry of the Ln polyhedron is obtained. This approach allowed synthesis of several families of enantiopurs SMMs chiral at Ln such as [LMe2Ni(H2O)Ln(camph)2(CF3SO3)] or [LMe2Zn(Cl)Ln(camph)2(MeOH)], where LMe2 = bicompartmental Schiff-base ligand. In each case, reaction with the R-(+) Camph ligand results in a Lambda stereochemistry, while a Delta stereochemistry is yielded upon reaction with the S-(-) Camph ligand. However, such a stereo-selectivity is not systematic. The third anion or an ancillary ligand associated with the rare-earth metal centers appears to play an important role in controlling the stereochemistry of the coordination sphere around the rare-earth metal centers. Using the same approach, we have also successfully isolated mono-metallic chiral 4f complexes of general formulae [Ln(Camph)4]-. The study of magnetic behaviors revealed Single Molecule Magnet (SMM) behavior for several complexes containing Tb or Dy ions.

Les milieux discontinus se caractérisent par une substitution totale ou partielle de la porosité primaire par une porosité secondaire portée par les fractures et failles. Les écoulements y sont souvent marqués par une forte ségrégation due aux contrastes de conductivité avec la matrice environnante, ainsi qu'entre les discontinuités. L'appréhension de leur géométrie constitue un enjeu majeur en hydrogéologie des milieux discontinus. La distinction entre milieux fracturés et milieux failles est cruciale en modélisation hydraulique du fait que ceux-ci s'abordent de manières diamétralement opposées : les milieux fracturés forment des réseaux dont les propriétés hydrauliques macroscopiques sont envisagées à travers un schéma d'homogénéité statistique (fractal ou euclidien), privilégiant typiquement une représentation stochastique dans un continuum équivalent. Inversement, les failles sont des structures hydrauliques de grande dimension à l'échelle du réservoir et en nombre restreint. Elles doivent être considérées intrinsèquement dans les modèles d'écoulement comme des unités hydrauliques majeures bi- ou tridimensionnelles discrètes en interaction continue avec la matrice environnante, au sein desquelles les écoulements sont explicitement représentés de manière déterministe. C'est l'approche privilégiée dans cette thèse. L'incapacité des modèles hydrauliques conventionnels à reproduire les comportements transmis par les milieux discontinus est reconnue depuis plusieurs décennies. Les auteurs ont recherché des extensions de ces modèles, dont la plus notable est le modèle Generalized Radial Flow (Barker, 1988) qui introduit le paramètre dimension d'écoulement n et le concept de comportement non-radial (i.e., n<>2). Ce modèle reproduit efficacement les signaux transmis par les milieux discontinus, toutefois sa signification physique est incertaine et les conditions hydrodynamiques associées au développement de dimensions non-radiales demeurent énigmatiques. Il en résulte une très faible applicabilité du modèle GRF malgré le très fort potentiel diagnostique renfermé par le paramètre n. On montre que ce paramètre décrit l'évolution géométrique de l'équipotentielle frontale au cours du test hydraulique transitoire. Le comportement non-radial serait donc produit par tout système dont la géométrie - ou les propriétés hydrauliques - produisent une évolution transitoire de cette surface admettant des modifications de forme progressives et régulières. On peut s'attendre à ce que ce phénomène soit engendré par les interactions transitoires entre une faille et sa matrice. Le premier volet de cette thèse se consacre à la vérification de cette hypothèse. La production de comportements non-radiaux n = 1,5 par le discontinuum faille verticale-matrice est démontrée par la modélisation numérique tridimensionnelle aux éléments finis. L'outil numérique a permis de contraindre quantitativement les conditions hydrodynamiques associées à ce comportement. Celui-ci découle du ralentissement du régime de diffusion au sein de la faille, engendré par l'approvisionnement matriciel. Par ailleurs, l'observation des modalités d'apparition des dimensions d'écoulement dans les milieux discontinus naturels (base de données de quarante-et-un essais de pompages) a fait ressortir des signatures complexes presque systématiquement composées de plusieurs périodes radiales et non-radiales, dont aucun modèle hydraulique existant ne peut rendre compte. Ces signatures muîtiphasées montrent une excellente homogénéité spatiale attestée par les tests d'interférences (six sites considérés). Un autre volet de cette thèse s'attache à explorer les moyens diagnostiques renfermés par une telle complexité et variabilité des comportements naturels à travers une approche numérique expérimentale recherchant des extensions du modèle à faille verticale analysé précédemment vers des configurations géométriques et hydrauliques moins idéalisées : faille inclinée jusqu'au stade horizontal, milieu composite (failieà l'interface), anisotropie. Plusieurs comportements élémentaires ont été élaborés, très bien corroborés par les signatures naturelles dont une interprétation avancée en termes de conditions d'écoulement discontinu est rendue possible. Ces résultats constituent une amélioration significative des modèles hydrauliques en milieux failles, toutefois on montre que le potentiel diagnostique du paramètre dimension d'écoulement demeure très faiblement exploité.

La caractérisation du système de joints est un élément très important lors de la réalisation de levés sur les aquifères fracturés, puisque la porosité secondaire contrôle l'écoulement des eaux souterraines. Il est également important d'analyser les types d'interactions entre les joints. Par exemple, les types de terminaison des joints ainsi que la prédominance de certaines familles de joints représentent des informations qui permettant de comprendre les événements tectoniques responsables de la génération des systèmes de joints dans l'aquifère. En outre, le champ de contrainte actuel est habituellement le paramètre le plus important dans le contrôle de l'ouverture des joints, laquelle joue un rôle majeur dans l'écoulement des eaux souterraines. L'objectif principal de ce travail est de caractériser un aquifère dans des roches cristallines fracturées avec une lithologie relativement homogène, en définissant un modèle hydrogéologique de la zone d'étude. Ce modèle a été construit à l'aide de levés structuraux à différentes échelles et des analyses de données hydrogéologiques. Cette étude a été réalisée sur le seuil de Kénogami, dans le graben du Saguenay, au Québec. Elle visait à répondre aux questions suivantes: (1) est-ce que le système de joints dans le socle rocheux est structuré, c'est à dire, est-il possible d'identifier des orientations préférentielles de joints et des domaines structuraux? (2) Les systèmes de joints peuventils être définis à différentes échelles, par exemples aux échelles régionale et locale? Si oui, y a-t-il des relations entre les systèmes observés à différentes échelles? (3) Est-il possible d'identifier des corrélations entre le(s) système(s) de joints et les champs de contraintes passés et actuel? (4) Y a-t-il une relation entre les propriétés hydrogéologiques obtenues à partir de forages et le(s) système(s) de joints? Le levé structural a comporté trois phases principales. Premièrement, une caractérisation à l'échelle régionale du système de joints a été effectuée à partir de l'interprétation de photos aériennes, de l'analyse des linéaments, et d'un levé général de terrain sur des sites sélectionnés. Ce dernier type de levé implique l'étude de la distribution spatiale des principales familles de joints, et l'étude des âges relatifs des familles de joints et des champs de contrainte passés, menée sur des affleurements horizontaux. Deuxièmement, un levé détaillé sur des coupes de routes sélectionnées a été réalisé afin d'identifier et caractériser les familles de joints qui composent la fracturation dans la zone d'étude. Enfin, la réalisation de diagraphies géophysiques dans des forages a fourni des informations sur les joints en profondeur, notamment les familles de joints subhorizontaux. Ces étapes ont permis de répondre à la problématique proposée au début de cette recherche. Ce projet a permis la caractérisation d'un aquifère dans des roches cristallines fracturées, selon les aspects suivants: les systèmes de joints à différentes échelles, les champs de contraintes passés, les propriétés hydrauliques et les relations possibles entre ces paramètres. La méthodologie adoptée pourra être appliquée à d'autres études sur les aquifères rocheux fracturés. Enfin, un modèle conceptuel a été développé pour l'aquifère fracturé dans le seuil de Kénogami, en utilisant l'approche du bloc unitaire. Ce modèle peut être extrapolé à l'échelle régionale et il reflète la prédominance des joints subverticaux dans la zone d'étude. Les autres contributions de ce travail comprennent la mise en place de procédures : (1) pour appliquer la correction de Terzaghi sur ordinateur sans utilisation de logiciels spécialisés, et (2) pour l'analyse de l'orientation de la composante horizontale principale des champs de contraintes passés sur les affleurements horizontaux. Aussi, ce travail a mis en valeur l'intérêt de la caractérisation d'un milieu fracturé avec l'approche du bloc unitaire, par une discussion de sa relation avec les propriétés hydrauliques, suivie de leur incorporation dans les modèles numériques.

La caractérisation hydrogéochimique d’un système aquifère implique la caractérisation géochimique et isotopique de l’eau souterraine, ainsi que des différents facteurs inhérents à son cheminement qui peuvent influencer sa composition. La chimie des eaux souterraines des régions de Charlevoix et de la Haute-Côte-Nord a été étudiée dans le cadre du projet PACES-CHCN. Les résultats d’analyse chimique de 105 échantillons d’eau souterraine ont été soumis à deux méthodes d’analyse statistique multivariée, soit l’analyse hiérarchique en grappes (AHG) et l’analyse factorielle en mode R (AFR), combinées à plusieurs méthodes d’analyse graphique. Cela a permis de déterminer quatre grappes d’eau représentatives de différents stades d’évolution des eaux souterraines dans ces régions. Les eaux souterraines de type Ca-HCO3 et faiblement minéralisées de la grappe 1 correspondent à des eaux récemment infiltrées provenant d’aquifères granulaires en zone de recharge. A l’inverse, les eaux souterraines de type Na-(HCO3-Cl) de la grappe 4 sont les plus salines et correspondent à des eaux plus évoluées provenant possiblement d’aquifères rocheux confinés en zone de décharge. Les grappes 2 et 3 sont respectivement constituées d’eaux souterraines de type (Ca-Na)-HCO3 et Ca-HCO3 plus minéralisées que les eaux de la grappe 1, correspondant à des eaux intermédiaires entre les grappes 1 et 4, et provenant d’aquifères granulaires et rocheux probablement interconnectés. Cinq principaux facteurs influençant la géochimie des eaux souterraines ont été identifiés, soit i) la recharge par des eaux de précipitations récentes, ii) les interactions géochimiques eau-roche, iii) les échanges ioniques, iv) la présence d’aquitards d’argile marine ou d’intrusions d’eau salée, et v) les connexions hydrauliques entre le socle rocheux et les dépôts granulaires surfaciques. À partir d’un modèle numérique et des analyses chimiques, une relation entre l’âge de l’eau, sa géochimie, et son parcours a été mise en évidence pour un bassin versant particulier. L’âge de l’eau augmente de façon exponentielle avec la profondeur, suggérant que la composante horizontale de l’écoulement de l’eau souterraine prédomine sur la composante verticale. La concentration en Cu2+, Pb2+ et Zn2+ est plus importante pour des eaux provenant de zones peu profondes tandis que la concentration en Mo2+ et Se2+ est plus importante pour des eaux provenant de zones plus profondes dans le socle rocheux. Des concentrations plus importantes en Pb2+ et Zn2+ pour des eaux provenant d’aquifères rocheux fracturés seraient alors indicatrices de connexions hydrauliques entre le socle rocheux et les dépôts granulaires, tandis que des concentrations plus importantes en Mo2+ et Se2+ pourraient être indicatrices d‘une évolution vers des eaux souterraines plus matures. Bien que la fiabilité des résultats obtenus soit contestable, cela confirme qu’une modélisation numérique de l’écoulement de l’eau souterraine permettrait de mieux comprendre la géochimie de l’eau en relation avec le contexte hydrogéologique et l’évolution spatio-temporelle dans le système hydrodynamique souterrain.

Estimer la recharge des eaux souterraines constitue un défi majeur dans le but d’assurer une gestion durable des aquifères. Beaucoup de méthodes d’estimation de la recharge sont disponibles. Cependant il s’agit essentiellement d’approches indirectes entraînant d’importantes incertitudes qui sont de plus difficilement quantifiables. L’objectif principal de ce projet de maîtrise est donc de comparer plusieurs méthodes d’estimation de la recharge afin d’obtenir un meilleur degré de confiance. Quatre méthodes sont appliquées et comparées sur quatre bassins versants de la région Charlevoix – Haute-Côte-Nord (CHCN), reliés aux stations hydrométriques disponibles, pour la période 1975-1995. Les bilans hydrologiques globaux, BH₁ et BH₂, ont été réalisés en supposant que : AV = ETR + Ru + Re, avec AV les apports verticaux, ETR l’évapotranspiration, Ru le ruissellement et Re la recharge. Un bilan hydrologique spatial sur un maillage de 250 m × 250 m, BH₃, a également été proposé. Enfin la méthode de séparation des hydrogrammes a permis d’estimer la recharge à l’échelle de chaque bassin versant en supposant que la décharge des eaux souterraines équivaut à la recharge. Les recharges moyennes annuelles (1975-1995) pour la région CHCN, estimées à partir de BH₁ et BH₂ sont semblables, soit 188 et 154 mm respectivement. Les cartes de recharge potentielle réalisées par BH₃, montrent que les moyennes annuelles (pour la période 1989-1992 sont 208 et 181 mm pour l’infiltration et le ruissellement respectivement. Pour chaque bassin versant, les valeurs moyennes annuelles maximales d’infiltration sont obtenues pour les dépôts de sable et gravier essentiellement présents dans les fonds de vallée ainsi que sur les hautes -terres en amont du bassin versant de la Malbaie (532 mm/an). Dans ces contextes, le ruissellement de surface est donc presque nul. Au contraire, les dépôts de till, d’argile et le roc affleurant sont plus propices au ruissellement (312 mm/an) et représentent donc les valeurs minimales d’’infiltration (113 mm/an). La moyenne annuelle de recharge sur la période d’étude (1975-1995) estimée à partir de la séparation des hydrogrammes (179 mm/an) est très proche de celles estimées par BH₁ et BH₂ (188 mm et 154 mm). Cependant beaucoup d’incertitudes sont à prendre en compte dans l’estimation de la recharge pour la région CHCN. Ces incertitudes sont liées aux hypothèses simplificatrices des méthodes utilisées mais également à la fiabilité des données climatologiques. L’application de méthodes complémentaires lors de travaux futurs permettrait de valider ces résultats. Par exemple, investiguer la zone vadose permettrait notamment de tenir compte de la teneur en eau du sol, de sa conductivité hydraulique et du niveau de la nappe pour une approche de calcul de la recharge sur les processus physiques (hydrauliques) d’écoulement en zone vadose.

En Bolivie, l’arrivée au pouvoir du Mouvement vers le Socialisme (MAS) en 2005 a conduit à l’adoption par l’État de politiques agraires novatrices en matière d’égalité des genres. S’inspirant de la théorie de la redistribution et de la reconnaissance de Fraser (1995), cette thèse avance que les politiques agraires du MAS ne favorisent pas nécessairement les paysannes les plus pauvres. Si le gouvernement Morales a réalisé des progrès considérables en ce qui concerne le droit à la terre et la participation des femmes dans les organisations paysannes, ces progrès sont limités par l’inefficacité des mesures s’attaquant aux inégalités socio-économiques mises en place par le MAS. Dans les terres-territoires de l’Altiplano Sud bolivien, plusieurs femmes se trouvent par exemple dans une position ambigüe par rapport à la revendication de titres fonciers individuels.