Au cours de ce dernier siècle, les exemples de liquéfactions occasionnées par les tremblements de terre sont très nombreux, et leurs conséquences sont responsables de plusieurs dégâts importants. Ainsi plusieurs pays se trouvent actuellement confrontés à ce problème et cherchent à améliorer la conception de leurs ouvrages vis à vis du séisme. De nombreux chercheurs ont mené des investigations dans ce sens, mettant en évidence les conditions responsables de la liquéfaction des sols. Le but des recherches menées dans le cadre de cette thèse, consistait à mettre en évidence, par des essais au laboratoire, l'influence des géotextiles sur la résistance à la liquéfaction et d'élucider les fonctions avec lesquelles le géotextile intervient sur cette dernière. Le premier chapitre de ce mémoire présente la définition de la liquéfaction et évoque les différents paramètres rentrant dans le processus de la liquéfaction. Le deuxième chapitre expose une méthode d'évaluation du potentiel de liquéfaction d'un site, par des essais in situ et des essais en laboratoire. Le troisième chapitre traite les différents moyens qui sont utilisés actuellement pour améliorer la résistance à la liquéfaction d'un site. Le quatrième chapitre est consacré essentiellement à la détermination des caractéristiques des sols renforcés par des géotextiles Le cinquième chapitre met en évidence l'influence du géotextile sur la résistance à la liquéfaction

Au cours de ce projet, il a été démontré qu’il était possible d’appliquer un procédé utilisant comme solvant du 2-MeTHF ainsi que du Nickel de Raney comme catalyseur afin de valoriser par hydroliquéfaction différentes formes de biomasse résiduelles. Dans un premier temps, ce procédé, résumé dans un premier article, s’est avéré efficace pour trois différentes sources de carbone : des déchets ménagers, des boues de station d’épuration et des microalgues. Malgré que la réaction soit affectée par le type de solvant ainsi que la température d’opération, il a été démontré que le 2-MeTHF (un solvant vert) pouvait remplacer la tétraline (un solvant de source fossile) pour l’hydroliquéfaction de ces différentes sources de carbone. L’hydroliquéfaction de ces biomasses a permis la production d’huiles à haute valeur énergétique, se comparant à celle d’un biocarburant. Dans un deuxième article, le même procédé (utilisant le même solvant et catalyseur) a été optimisé pour la liquéfaction d’une fraction de la biomasse lignocellulosique soit la fraction oligomérique issue de la dépolymérisation alcaline de la lignine. Une analyse complète de la liquéfaction d’oligomères d’induline, lignine provenant des liqueurs issus de l’industrie papetière, a révélé la production de trois fractions : une fraction gazeuse, une liquide (soluble dans l’hexane) et une solide (insoluble dans l’hexane). L’analyse élémentaire de la fraction solide a révélé une baisse massique de 15,4% d’oxygène et une augmentation massique de 1,4% d’hydrogène par rapport aux oligomères utilisés comme réactifs. Une chaleur massique (HHV) de 34,0 kJ/g a été mesurée par bombe calorimétrique pour la fraction solide. L’analyse par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC-MS) de la fraction liquide a permis d’identifier la présence de nombreux monomères tel le 2-methoxy-phénol, de 4-éthylgaïacol et le crésol. Une HHV de 34,2 kJ/g a été mesurée par bombe calorimétrique de la fraction liquide. La fraction gazeuse était principalement constituée de méthane et de CO[indice inférieur 2].

La rupture de digues est un problème réel auquel sont confrontés les gestionnaires. Des cas de rupture sont régulièrement observés, en particulier dans les pays en voie de développement. Or, en dehors de simples inspections visuelles, les moyens de reconnaissance des ouvrages hydrauliques sont souvent lourds et coûteux à mettre en œuvre. Nous proposons par ce travail, une organisation de méthodes et de techniques originales et économiques pour aider le gestionnaire à mieux connaître ses ouvrages. Le mémoire est ainsi composé de trois parties couvrant la problématique générale et deux points forts de la méthode de diagnostic proposée : - la méthode de diagnostic : une approche de type AMDE est mise en œuvre, permettant l'analyse des scénarii de dégradation critiques pour un ouvrage-type. La nature des dégradations, leur criticité ainsi que l'échelle d'observation conditionnent les techniques retenues et l'organisation de la méthode, - l'estimation de la stabilité mécanique : il s'agit de mettre en œuvre des techniques pénétrométrique légères et économiques, afin d'estimer la stabilité mécanique d'un tronçon. Ces techniques sont complétées par des mesures de perméabilité in situ ; pour cela un perméamètre de faibles dimensions, adapté aux forages de 4 cm² est étudié et développé, - l'estimation in situ du potentiel de liquéfaction ainsi que de la résistance post-sismique : nous construisons une méthode dérivée de celle proposée par Robertson, à partir de la mesure de résistance de pointe et de la caractérisation du matériau in situ pour estimer le potentiel de liquéfaction d'un sol. Par ailleurs, nous nous intéressons à la résistance post-sismique des matériaux liquéfiables. Une série d'essais effectués sur un limon constitutif d'un ouvrage permettent l'établissement de deux critères de résistance post-sismique pour ce matériau. Quel que soit le critère retenu, l'ouvrage est susceptible de s'effondrer en cas de séisme de projet.

Ces travaux portent sur l’étude de l’influence du degré de saturation sur le comportement instable du sable de Fontainebleau sous sollicitations cycliques, et particulièrement vis-à-vis des risques de liquéfaction. Il s’agit d’évaluer expérimentalement le potentiel de liquéfaction d’un matériau granulaire en fonction de son degré de saturation initial. Pour cela, un cadre théorique est proposé, définissant trois zones d’états de saturation : une zone totalement saturée, dont le fluide poral est uniquement de l’eau ; une zone quasi-saturée, dont le fluide poral est constitué d’eau et d’air dissout ou occlus, et pour laquelle les effets de la succion sont négligés ; et une zone non saturée, caractérisée par une phase gazeuse continue, et des valeurs de succion positives. Les frontières du cadre théorique sont déterminées en termes de degrés de saturation. Chaque zone est ensuite investiguée expérimentalement. Une série d’essais triaxiaux cycliques est réalisée. Pour chaque essai, les conditions initiales de saturation sont fixées, et correspondent aux conditions de saturation déterminées dans le cadre théorique. Pour la zone non saturée, un équipement spécial de plaque tensiométrique est développé et mis en place au laboratoire afin d’imposer des conditions de succion initiales précises aux échantillons. Pour la zone quasi-saturée, les conditions de saturation initiale sont imposées via une courbe de calibration reliant le coefficient de Skempton B au degré de saturation, préalablement réalisée au laboratoire. Les résultats mettent en évidence que le sable de Fontainebleau liquéfie même lorsque le degré de saturation initial est inférieur à 100%. Plus particulièrement, tous les échantillons de la zone quasi-saturée montrent un état de liquéfaction totale à la fin du chargement cyclique. Les échantillons de la zone non saturée quant à eux ne montrent aucun signe de comportement instable sous l’action du chargement cyclique, pour les mêmes conditions de densité et de contrainte. Il semble donc que le schéma de répartition du fluide interstitiel joue un rôle fondamental dans le potentiel de liquéfaction d’un sable ; dans les conditions de densité et de contraintes testées ici, la phase gazeuse continue, et les valeurs de succion initiale positives permettent de préserver le matériau vis-à-vis du risque de liquéfaction. Au contraire, si la présence d’air sous forme dissout ou occlus permet de retarder le déclenchement des instabilités au sein du matériau granulaire, elle n’empêche pas la liquéfaction. / This work aims to study influence of saturation degree on unstable behavior under cyclic loading, and more specifically against risks of liquefaction. The potential of liquefaction of Fontainebleau sand is evaluated experimentally, in function of its initial degree of saturation. A theoretical frame is established, defining three areas of saturation states: a fully saturated zone, where pore fluid consists only of water; a nearly-saturated zone, where pore fluid consists of water and dissolved or occluded air, and where effects of suction are neglected; an unsaturated zone, where gaseous phase is considered as continuous, and suction is positive. Boundaries of this theoretical frame are defined in terms of saturation degree. Each zone is then experimentally investigated. Cyclic triaxial tests are performed. For each test, initial conditions of saturation are imposed, in agreement with saturation conditions parameters defined in the theoretical frame. For unsaturated zone investigation, a special equipment of Negative Water Column is developed and used in the laboratory in order to obtain initial conditions of suction in the sample. For nearly-saturated zone investigation, initial conditions of saturation are imposed through a calibration curve, linking Skempton coefficient B and saturation degree, previously obtained in the laboratory. Results show that Fontainebleau sand liquefies under cyclic loading, even when initial saturation degree is below 100%. More specifically, every sample tested on the nearly-saturated zone are in a complete state of liquefaction after cyclic loading is applied. Samples on the unsaturated zone did not show any sign of instability, under same conditions of stress applied and density. It seems that distribution pattern of pore fluids within granular material plays a major role regarding potential of liquefaction. In state of stress and density tested in this study, continuous air phase and positive suction prevent granular material from liquefaction. On the contrary, if dissolved or occluded air as a pore fluid delays the onset of instabilities and liquefaction, it does not prevent it.

Le but de cette thèse est d'étudier les structures sédimentaires de déformations produites par liquéfaction en subsurface des sédiments marins (soft sediment deformations) lors d'événements sismiques. Une caractérisation de différents niveaux de séismites est menée afin de mettre en relation la formation des SSDs et la tectonique régionale au moment de la déstabilisation à l'aide des directions de structures, et de discuter de l'impact de la lithologie sur la forme et la localisation des SSDs dans la pile sédimentaire. Ce travail est réalisé à partir d'observations de terrain et de mesures statistiques de la direction des structures sur des objets de dimensions variables. Le premier exemple s'est portée sur les SSDs qui affectent les dépôts du Penarth group (limite Trias-Jurassique) dans les îles Britanniques au début de la phase de dislocation de la Pangée. Le second exemple s'est appliqué à la caractérisation des parties amont de quatre grands mass transport deposits présents dans le bassin néogène de Tabernas, (cordillères Bétiques, Espagne). Cette étude a mis en évidence le lien très fort entre la déformation de surface et la tectonique et l'intérêt d'étudier ces objets pour mieux définir le contexte du bassin au moment de la déstabilisation. La lithologie du sédiment et son taux d'induration ont un impact fort sur le type de SSDs observées. Les paramètres favorisant le déclenchement de la déstabilisation gravitaire au-dessus d'un niveau liquéfié sont 1) un faible taux d'induration sédimentaire 2) un temps de liquéfaction important et des fortes magnitudes de séisme 3) l'absence de failles qui traversent le niveau liquéfié susceptibles d'ancrer la déformation. / The aim is to study the sedimentary structures of deformation produced by liquefaction in subsurface of marine sediments (soft sediment deformations) during seismic events. A characterization of different levels of seismites is carried out in order to (1) establish links between the formation of SSDs and the regional tectonics with the time of destabilization using structural directions of deformation; (2) to discuss the impact of lithology on the shape and location of deformation structures in the sedimentary pile. The characterization of SSDs is realized from: (1) field observations and (2) statistical measurements of the direction of structures on objects of variable dimensions. The first studied case concerns the characterization of the SSDs that affect the Penarth group (Triassic-Jurassic boundary) deposits in the British Isles at the beginning of the break-up phase of the Pangea. The second example present the characterization of upstream areas of four major mass transport deposits, located in the intramontane basin of Tabernas, in the Betic Cordilleras (Spain). Sediment lithology and induration rates with depth, have a strong impact on the type of observed deformation structures. The parameters that encourage the triggering of the gravity destabilization above a liquefied level are (1) a low sedimentary induration rate which does not limit the liquefaction process (2) a high liquefaction duration which requires a high magnitude of the seismic event (3) the absence of faults which cross the liquefied level and can anchor the deformation in the underlying bed by forming relief.

Les travaux de recherche présentés portent sur l'utilisation des produits de la liquéfaction des écorces d'épicéa dans le phénol pour la préservation du bois. Les produits de la liquéfaction permettent la synthèse d'une résine thermodurcissable de type phénolique. Les résines formulées sont imprégnées dans le bois suivi d'un durcissement in situ. Un prétraitement est mis au point dans le but d'enrichir la fraction phénolique des écorces. Ce prétraitement consiste à hydrolyser les polysaccharides principalement la cellulose et les hémicelluloses dans une solution acide. Ce prétraitement permet d'obtenir un taux de lignine dans les écorces de 60 %, et un taux de cellulose de 28 %. Un procédé de liquéfaction dans un système composé de phénol, d'eau et d'éthanol est optimisé dans le but d'obtenir des taux de liquéfaction supérieur à 85 %, et un taux d'écorces liquéfiées par rapport à la masse de phénol supérieur à 50 %. Les produits de la liquéfaction présentent l'avantage de polymériser sans ajout de formaldéhyde. La durabilité conférée au bois par les résines est bonne, surtout pour les résines phénol/formaldéhyde. Les résines sont peu lessivables. L'imprégnation du bois par les résines provoque un gonflement du bois ce qui améliore la stabilité dimensionnelle de ce dernier / This work focuses on the use of liquefaction products of spruce bark in phenol for the wood preservation. The liquefaction products allow the synthesis of phenolic thermosetting resins. The formulated resins were impregnated into the wood followed by in situ polymerization. A pretreatment was developed in order to increase the phenolic compounds in the spruce bark. This step is an acid hydrolysis of polysaccharides. This pretreatment allowed obtaining a Klason lignin content of 60 %, and a cellulose content of 28 %. A liquefaction process was developed in a mixture of solvent composed of phenol, ethanol, and water. The optimized experimental conditions allowed obtaining a liquefaction yield superior to 85 %, with liqui?ed bark/phenol ratio superior to 50 %. The lique?ed products had the advantage to polymerize without formaldehyde. The resins enhanced the wood durability especially for the phenol/formaldehyde resins. The leaching was low. The wood impregnation allowed a wood swelling, thereby the impregnated wood had a better dimensional stability

Les déchets de bois traités représentent 27% du gisement des déchets dangereux en France. Ces déchets sont incinérés dans des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE). Néanmoins, leur incinération nécessite des équipements robustes et coûteux pour le lavage des gaz et des fumées toxiques. Dans ce contexte, le présent travail a pour objectif d’élaborer et de mette en oeuvre d’autres voies de valorisation énergétique des déchets de bois traités par des procédés thermochimiques. Pour cela, les procédés de pyrolyse et d’hydroliquéfaction ont été mis en oeuvre principalement pour la valorisation énergétique des déchets de bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore) qui représentent 8750 tonnes/an en France. Le bois imprégné de sels de CCB dans nos laboratoires conformément au traitement industriel, a été étudié afin de maîtriser le bilan des métaux dans les différents produits de pyrolyse et d’hydroliquéfaction. Une étude préliminaire de son comportement thermique a été menée par analyse thermogravimétrique dans le but de déterminer l’intervalle de température effectif à sa dégradation massique. Dans cet intervalle de température, les paramètres expérimentaux de pyrolyse lente ont été optimisés pour piéger les métaux dans le charbon. Par la suite, une étude paramétrique par la méthode des plans d’expérience a été réalisée pour la conversion du charbon en bio-huile. De plus, l’optimisation de l’hydroliquéfaction pour la conversion du bois traité en bio-huile a été effectuée. Les résultats montrent que les métaux initialement présents dans le bois traité sont répartis entre la bio-huile et le coke quelque soit la voie de valorisation énergétique empruntée (hydroliquéfaction/pyrolyse+hydroliquéfaction). Cependant la bio-huile présente des caractéristiques proches de celles des biodiesels. L’utilisation de catalyseur au cours de l’hydroliquéfaction du charbon de pyrolyse améliore non seulement la qualité de la bio-huile mais aussi le bilan d’énergie sur le procédé. / The amount of treated-wood waste was estimated to 27% of the deposit of hazardous waste in France. These wastes are incinerated in specials incineration plants “installations classées pour la protection de l’environnement”. However, incineration produces harmful residues and contaminated gases released into the atmosphere inevitably. In this context, this work aims to develop and implement other ways of energy recovery from treated-wood waste using thermo-chemical processes. For this, the pyrolysis and hydroliquefaction processes were performed for energy recovery from CCB treated wood waste (copper-chromium-boron) representing 8750 t / year in France. Natural wood were impregnated with salts of CCB in our laboratories according to industrial processing to control the balance of metals in pyrolysis and hydroliquefaction products. A preliminary study was carried out by thermogravimetric analysis in order to determine the temperature range for effective mass degradation of CCB treatedwood. In this temperature range, the experimental parameters of slow pyrolysis have been optimized to concentrate metals in charcoal. Subsequently, a parametric study was conducted by the method of experimental design for the conversion of coal into bio-oil. In addition, the optimization of the conversion hydroliquefaction treated wood into bio-oil was performed. The results show that the metals initially present in the treated wood are divided between the bio-oil and coke whatever the processes energy recovery used (hydroliquefaction / pyrolysis + hydroliquefaction). However, the immediate characteristics of bio-oil and biodiesel are quite similar. The use of catalyst during charcoal conversion improves the quality of the bio-oil but also the energy balance of the process.

De nombreux tremblements de terre ont provoqué l’effondrement de structures importantes. La conception des structures résistant aux séismes dépend fortement de l’interaction sol-fondation-structure. Cette interaction implique la prise en compte simultanée des mouvements relatifs et des mécanismes de transfert de charge. En ce qui concerne les sols liquéfiables, la génération des pressions interstitielles doit également être prise en compte.Le renforcement des sols compressibles par des pieux est une solution très utilisée pour supporter les structures dans des zones sismiques. Plus récemment, la technique de renforcement par inclusions rigides a été utilisée. La différence entre les deux techniques réside dans le fait que, dans la technique du renforcement par inclusions rigides, un matelas de transfert de charge est intercalé entre la structure et les têtes des inclusions rigides. L’utilisation du matelas permet la dissipation d’énergie liée au séisme.Ce travail de thèse étudie le comportement sismique des sols compressibles renforcés par des pieux (système sol-pieux-structure) et des inclusions rigides (système sol-inclusions-matelas-structure). L’étude est effectuée à l’aide d’une modélisation numérique tridimensionnelle par différences finies avec le code Flac3D. Plusieurs types de sol ont été considérés en prenant en compte des états drainés et non drainés. Pour les cas non drainés, les analyses ont été réalisées à l'aide de simulations hydro-mécaniques couplées. Des modèles constitutifs simples et complexes ont été utilisés pour représenter le comportement du sol. Un amortissement de type Rayleigh a été appliqué pour fournir un amortissement supplémentaire à la partie élastique lorsque des modèles constitutifs élastoplastiques simples ont été considérés.L’objectif de ce travail est d’identifier l’impact des facteurs importants sur la réponse des systèmes analysés. Des nombreux paramètres comme le type de fondation, la fréquence du chargement, les caractéristiques dynamiques de la structure, le profil de sol et la densité relative ont été étudiés. En tenant compte des fondations sur pieux et des inclusions rigides, les conditions aux extrémités des pieux, la configuration du groupe de pieux, la longueur des pieux et l'encastrement des fondations ont également été investigués.Des aspects importants relatifs aux modèles numériques ont également été explorés tels que la géométrie du modèle, les frontières absorbantes, la taille des éléments du maillage, les éléments d'interface, les éléments structurels et le chargement dynamique.Les mouvements et contraintes dans le sol, les structures et les éléments rigides de renforcement ont été analysés et ont permis de mettre en évidence l’influence des divers paramètres étudiés. Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence de certains paramètres dans la réponse (accélérations, déplacements, efforts, contraintes, pression interstitielle) des systèmes évalués. Le type de rupture dans les éléments des systèmes étudiés ont également été mis en évidence.Mots-clés: pieux; inclusion rigide; modélisation numérique; analyse dynamique; interaction de la structure du sol; liquéfaction / A great amount of earthquakes have caused the collapse of important structures along the history. The design of earthquake-resistant structures depends greatly of the soil-structure interaction. This interaction implies the consideration of relative movements and load transfer mechanism simultaneously. Dealing with liquefiable soils the generation of pore pressure should also be considered.Pile system constitutes a common foundation of structures resting on soil layers of low stiffness and strength in seismic zones. More recently rigid inclusion systems were utilized. The difference is that in the rigid inclusion systems, the rigid elements are separated from the foundation slab by an earth platform that is able to transfer the surface loads and dissipate energy coming from the seismic loading.This manuscript studies the behavior, through numerical models, of inclusions systems (soil-inclusion-platform-structure) and pile systems (soil-pile-structure) considering soft soils under seismic loadings. Finite difference numerical models were developed using Flac3D. Several types of soils were utilized in drained and undrained conditions. For the undrained cases, the analyses were carrying out using dynamic coupled fluid-mechanical simulations with accuracy the behavior of soils. The Rayleigh damping approach was applied to provide additional damping in the elastic part when simple elasto-plastic constitutive models were considered.The objective of the investigation is the identification of the impact of important factors in the response of the analyzed systems. Factor such as the foundation type, the frequency of the input motion, the dynamic characteristics of the structure, the soil profile and the relative density were investigated. Considering the pile and rigid inclusion foundations, the support conditions, the pile group configuration, the pile length, the embedment of the foundation were also examined.Additional and important aspects of numerical model were also explored like the model geometry, dynamic boundary conditions, element size, interface elements, structural element types, dynamic loading.Results in terms of movements and stresses in the soil, superstructure and rigid elements were obtained. They show the great influence of some parameters in the response (accelerations, displacements, efforts, strains, pore pressure) of the evaluated systems. Others highlight the importance of a type of failure in the elements of the system.Keywords: pile; rigid inclusion; numerical modelling; dynamic analysis; soil structure interaction; liquefaction

Pour mieux comprendre les problèmes de stabilité observés sur la ligne nord du TGV en Picardie, des essais de caractérisation mécanique ont été réalisés sur le loess naturel qui est le sol de la fondation ferroviaire. L'accent a été mis sur son comportement sous un grand nombre de chargements cycliques dans des conditions non saturées, sur son comportement d'effondrement à l'humidification et sur sa susceptibilité de liquéfaction quand la saturation est atteinte. Les résultats obtenus ont montré que la couche située à 2,20m présente le plus grand risque d'instabilité. Une nouvelle méthode évaluation des risques de liquéfaction a été développée à partir d'essais courants de géotechniques. Cette méthode prend en compte notamment l'effet de la non saturation initiale. Une application directe de cette méthode sur 4 sites différents a monté une cohérence avec les sondages in situ. Sur le plan numérique, un modèle élastoplastique avec endommagement a été développé pour décrire les principaux phénomènes observés tels que l'effondrement dû à la diminution de la succion, l'endommagement et la liquéfaction dus au chargement cyclique.

Les déchets de bois traités représentent 27% du gisement des déchets dangereux en France. Ces déchets sont incinérés dans des installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE). Néanmoins, leur incinération nécessite des équipements robustes et coûteux pour le lavage des gaz et des fumées toxiques. Dans ce contexte, le présent travail a pour objectif d'élaborer et de mette en oeuvre d'autres voies de valorisation énergétique des déchets de bois traités par des procédés thermochimiques. Pour cela, les procédés de pyrolyse et d'hydroliquéfaction ont été mis en oeuvre principalement pour la valorisation énergétique des déchets de bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore) qui représentent 8750 tonnes/an en France. Le bois imprégné de sels de CCB dans nos laboratoires conformément au traitement industriel, a été étudié afin de maîtriser le bilan des métaux dans les différents produits de pyrolyse et d'hydroliquéfaction. Une étude préliminaire de son comportement thermique a été menée par analyse thermogravimétrique dans le but de déterminer l'intervalle de température effectif à sa dégradation massique. Dans cet intervalle de température, les paramètres expérimentaux de pyrolyse lente ont été optimisés pour piéger les métaux dans le charbon. Par la suite, une étude paramétrique par la méthode des plans d'expérience a été réalisée pour la conversion du charbon en bio-huile. De plus, l'optimisation de l'hydroliquéfaction pour la conversion du bois traité en bio-huile a été effectuée. Les résultats montrent que les métaux initialement présents dans le bois traité sont répartis entre la bio-huile et le coke quelque soit la voie de valorisation énergétique empruntée (hydroliquéfaction/pyrolyse+hydroliquéfaction). Cependant la bio-huile présente des caractéristiques proches de celles des biodiesels. L'utilisation de catalyseur au cours de l'hydroliquéfaction du charbon de pyrolyse améliore non seulement la qualité de la bio-huile mais aussi le bilan d'énergie sur le procédé.