Ce travail de thèse s'articule autour de plusieurs variations sur le thème du rebond d'une goutte d'eau sur une surface non-mouillante. Nous engendrons des rebonds spéciaux que nous caractérisons expérimentalement. Notre analyse de ces rebonds se concentre sur la mise en évidence des paramètres et des phénomènes physiques contrôlant leur extension spatiale et temporelle, deux quantités qu'il est important de comprendre tant d'un point de vue fondamental qu'appliqué. Nous étudions, dans un premier temps, les effets de la géométrie du substrat sur le rebond d'une goutte d'eau. Nous montrons qu'une modification locale, l'ajout d'une macrotexture ponctuelle, crée un mécanisme de rebond nouveau que nous associons à une réduction du temps de contact d'un facteur 2. Nous réalisons également des impacts sur des substrats coniques et sphériques en mettant en avant les différences et les similitudes avec les impacts sur une surface plane. Dans un second temps, nous nous intéressons aux effets créés par un substrat mobile. Nous étudions l'impact de gouttes sur des surfaces déformables et comprenons comment l'échelle de temps du rebond est influencée par une interaction entre celle de la goutte et celle du substrat. Nous discutons aussi l'influence de la déformation du substrat sur le splash. Notre étude de l'influence du mouvement s'est poursuivie en utilisant des surfaces rigides auxquelles nous pouvons imposer un déplacement vertical. En soumettant des gouttes initialement au repos à un mouvement impulsionnel, nous engendrons de surprenantes cavités coniques dont nous modélisons la dynamique. Cette expérience permet de faire un constat étonnant, la faible adhésion des surfaces superhydrophobes est nécessaire à l'obtention des cavités. Nous réalisons des impacts sur une surface dont le déplacement peut-être déclenché au moment du contact entre le liquide et le solide à l’aide du signal provenant d’un capteur de force de type MEMS. Nous atteignons des temps de contact extrêmement réduits, de l’ordre de 20% de celui observé sur le même substrat sans mouvement. Enfin, nous modifions le liquide et non le substrat. Nous montrons que des gouttes jusqu'à 200 fois plus visqueuses que l'eau peuvent rebondir sur des matériaux superhydrophobes. / This thesis revolves around the ability of liquid drops to bounce off superhydrophobic materials. We generate special rebounds and characterize them experimentally.We focus on finding the relevant physical phenomena to describe the temporal and spatial extension of such events, both quantities being of importance from the fundamental and applied point of vue. First, we study the influence of the susbtrate geometry. We modify the surface locally, by introducing a singular macrotexture, and show that it leads to a new bouncing mechanism that shortens the contact time by a factor typically 2. We also modify the substrate at the size of the drop. We perform impacts on non wetting cones and spheres and compare them to what is observed on a flat surface. Then, we study the effect of substrate motion. We make impacts on soft materials that can be deformed by the drop. We show that this situation can lead to fast bouncing and interpret the contact time as the result of an interplay between the timescale of the drop and that of the substrate. We also discuss the influence of substrate deformation on splashing. We go deeper into the effect of substrate motion by using rigid materials which movement we can trigger. We evidence new liquid shapes, conical cavities, by submitting a drop, initially at rest, to a vertical impulse.Surprisingly, the low, but present, adhesion of superhydrophobic materials is the key ingredient needed to observe such shapes. We also work on the effect of motion at the onset of impact, by trigerring the substrate movement using the signal from a MEMS force sensor intregrated in the surface. This setup allow us to reach contact times that represent 20% of the contact time on an immobile substrate. Finally, we change perspective and modify the liquid instead of the solid. We show that viscous drops can bounce as long as their viscosity does not exceed 200 times that of water.

Dans la situation d’un radar monostatique la configuration diédrique présente l’avantage de renvoyer un signal fort grâce au mécanisme de double rebond. De plus, il s’agit d’une configuration omniprésente par exemple en zone urbaine, avec des structures rue-bâtiment, ou en forêt, avec des structures de type sol-arbre. Les signaux rétrodiffusés sont donc liés à ces structures, plus précisément aux matériaux les composant, via leurs permittivités diélectriques. Retrouver ces permittivités depuis la mesure des champs rétrodiffusés permettrait l’identification des matériaux de la structure diédrique. Ceci mène à des applications telles que la détection de défauts dans la structure, l’estimation de la teneur en eau des sols ou du béton, ou in fine à des thématiques de classification, pour des objets dans des images radar par exemple, ou de détection de changement. En modélisant le mécanisme de double rebond lié à la structure de dièdre par deux réflexions successives via les coefficients de Fresnel, trois méthodes d’inversion des permittivités ont été mises en place au cours de la thèse. La première, analytique, utilise à un angle d’incidence donné la mesure des champs copolarisés. Les deux autres méthodes, alliant une partie analytique et une partie numérique, nécessitent la mesure, du ratio polarimétrique pour l’une, du champ horizontal pour l’autre, effectuée à deux angles d’incidence différents. Ces méthodes ont été validées numériquement à l’aide de la méthode d’Optique Géométrique fournie par le logiciel FEKO. Des mesures en chambre anéchoique ont été effectuées afin de valider ces méthodes. De même une mesure in-situ a été effectuée sur un dièdre en béton formé par un angle entre deux murs. / For a monostatic radar, the dihedral arrangementexhibits a strong response compare tobare surface. This phenomenon can be seen in radarimages of urban areas or forestry as building andstreets and trunks and ground are forming such structures.This signature can be modelled with the doublebounce equation as a cascade of Fresnel reflectioncoefficients. These coefficients depend on the permittivitiesof the structures. Finding these permittivitiesfrom the backscattered fields may allowed to identifythe materials involved in the dihedral. Thereforethiscan be applied for default detection, moisture retrievaland classification topics for instance.By modelling the double bounce scattering with Fresnelcoefficients, three methods have been developedto retrieve these permittivities. The first one uses asingle incidence angle and the measurements of copolarisedfields. The last two methods need the measurementof the copolarised fields ratio or of the horizontalelectric field alone at two different incidenceangles. All these methods have been validated, firstnumerically using FEKO RL-GO method, then experimentally,with measurements in anechoic chamber. Atlast, in-situ measurements have been performed on awall corner made of concrete to assess the methodon a real case.

L'opération de précipitation oxalique du plutonium dans les usines de retraitement du combustible nucléaire est délicate à mettre en œuvre en raison de la nature collante du précipité. Dans l'idée de pallier ce problème gênant vis à vis d'une production industrielle, le Laboratoire de génie chimique et d'instrumentation du CEA Marcoule propose de réaliser cette opération en colonne pulsée à garnissage. Le précipité est alors confiné à l'intérieur des gouttes de l'émulsion et suffisamment loin des surfaces de l'appareil.Cependant si les surfaces en contact son en acier inoxydable, l'appareil s'encrasse invariablement. La thèse s'insère alors dans une démarche de compréhension fine de ces mécanismes d'encrassement. Bien que les travaux réalisés balayent l'ensemble du problème posé, la thèse est essentiellement centrée sur l'analyse du rebond des gouttes de l'émulsion avec les parois de l'appareil. Les résultats acquis permettent d'enrichir la base de données de la littérature dans une configuration peu usitée tout en ciblant les paramètres clés de ce type d'interaction. Les résultats montrent qu'utiliser en première approche, une colonne pulsée non optimisée et conçue intégralement en acier inox ne peut convenir pour réaliser l'opération de précipitation de radionucléides. Cette précipitation peut cependant être menée en s'orientant vers une technologie différente et brevetée à l'issue de cette thèse. Ce dernier point doit cependant être nuancé car l'exploration à des débits industriels de production n'est pas encore acquise. D'un autre coté, cela peut constituer un enjeu intéressant de génie des procédés.

L'opération de précipitation oxalique du plutonium dans les usines de retraitement du combustible nucléaire est délicate à mettre en œuvre en raison de la nature collante du précipité. Dans l'idée de pallier ce problème gênant vis à vis d'une production industrielle, le Laboratoire de génie chimique et d'instrumentation du CEA Marcoule propose de réaliser cette opération en colonne pulsée à garnissage. Le précipité est alors confiné à l’intérieur des gouttes de l’émulsion et suffisamment loin des surfaces de l'appareil.Cependant si les surfaces en contact son en acier inoxydable, l'appareil s'encrasse invariablement. La thèse s'insère alors dans une démarche de compréhension fine de ces mécanismes d'encrassement. Bien que les travaux réalisés balayent l'ensemble du problème posé, la thèse est essentiellement centrée sur l’analyse du rebond des gouttes de l’émulsion avec les parois de l'appareil. Les résultats acquis permettent d’enrichir la base de données de la littérature dans une configuration peu usitée tout en ciblant les paramètres clés de ce type d'interaction. Les résultats montrent qu'utiliser en première approche, une colonne pulsée non optimisée et conçue intégralement en acier inox ne peut convenir pour réaliser l'opération de précipitation de radionucléides. Cette précipitation peut cependant être menée en s'orientant vers une technologie différente et brevetée à l'issue de cette thèse. Ce dernier point doit cependant être nuancé car l'exploration à des débits industriels de production n'est pas encore acquise. D'un autre coté, cela peut constituer un enjeu intéressant de génie des procédés. / The process dedicated to the oxalic precipitation of plutonium is very sensitive to the high sticking behavior of the produced precipitates. Therefore, the laboratory of génie chimique et instrumentation based in Marcoule in France puts forward the idea of carrying out the process in a pulsed column. In this way, the precipitates is confined inside in the droplets of the emulsion, far from the surfaces of the apparatus. Nevertheless if those surfaces are made of stainless steal the fouling of the column is inevitably observed. The thesis also introduces the concept and tools dedicated to a fine understanding of the fouling issue. Though the work carried out scans the whole issue, the thesis mainly focuses on drop bouncing. the results provide experimental data in a low-studied configuration and target the key parameters driving th bounce. The application of the these results point out that using an unoptimized stainless steal pulsed column for the precipitation of radionucleides does not prevent from the fouling. The process could still be carried out using another technology patented during the PhD. This last poitn needs more investigations. Especially, the CEA has work on the scale-up steps to design an apparatus wich could be able to porcess industrial flow rates. Bsides ths might be an interessing issue in process engineering.

Le retour à meilleure fortune est un fait juridique résultant de l’amélioration soudaine de la situation patrimoniale d’un débiteur, par un gain à la loterie ou un héritage, le mettant en mesure de payer ses créanciers. Pris en compte dans la cession de biens sous l’Antiquité, le débiteur de bonne foi n’échappait à la prison pour dettes que contre l’abandon de ses biens et l’engagement de s’acquitter du reliquat dû après leur vente si la fortune venait de nouveau à lui sourire. Le droit positif n’accorde, aujourd’hui, que peu de place à ce fait juridique. En droit public, celui-ci constitue encore, dans le Code de l’action sociale et des familles ainsi que dans celui des collectivités territoriales, un critère de récupération des aides publiques. Et, en droit privé, la liberté contractuelle permet encore d’assortir la remise de dette d’une clause de retour à meilleure fortune afin d’organiser une réversibilité de l’abandon de créance. L’article 2284 du Code civil donne encore un effet juridique à cette situation en intégrant au gage commun des créanciers tous les biens nouveaux acquis par le débiteur. Partant de là, le retour à meilleure fortune devrait profiter aux créanciers. Mais ce principe est aujourd’hui malmené par un droit « à ne pas payer ses dettes ». Qu’il soit un consommateur ou un professionnel, le débiteur de bonne foi peut obtenir la purge de ses dettes. L’obligation de paiement du débiteur est alors éteinte y compris si la fortune vient de nouveau à lui sourire. Seuls les créanciers dont les droits sont juridiquement préservés des effets de la purge peuvent encore prétendre à un paiement dans une telle situation. Pour l’essentiel, le débiteur conserve donc l’acquis de son retour à meilleure fortune. D’ailleurs, la Commission européenne a demandé aux Etats-membres de l’Union d’encourager le rebond du débiteur par une politique en faveur de la seconde chance. Le législateur français a ainsi adopté différentes mesures en faveur du rebond pour encourager celui qui a échoué à retenter sa chance. Les présents travaux envisagent donc les incidences juridiques du retour à meilleure fortune en distinguant les situations dans lesquelles il est valorisé de celles où il est neutralisé ; avant d’aborder les mesures en faveur du rebond du débiteur. / Return to better fortune is a legal item, consisting in a better financial state to the debtor by lottery or by inheritance. In this way, the creditors can obtain payment if the debtor’s situation happens to improve suddenly. A long with the transfer of property in Antiquity, the debtor in good faith could only avoid prison by abandoning his property and committing to pay off the balance due following its sale if fortune were again to smile on him. These days, the civil law contains indirect echoes of this concept. Today, the law accords but little room to this payment cause of action against a debtor. It is true that, under public law, it still qualifies as a criterion for recovery of public aid in the family and social Code as well as in the local authorities Code. And under private law, freedom of contract allows deferral of debt to be made subject to a return to better fortune clause so as to organize reversibility of abandoning property. Article 2284 of the Civil code includes all newly acquired property within a general pledge to creditors. In this way, return to better fortune should be profitable to creditors: they can obtain payment. But, for the main part, this concept is today ill-supported by a law “not to pay one’s debts”. Whether to be a consumer or a professional, the debtor in good faith can obtain purge of his debts. The debtor’s obligation to pay is thus extinguished, even if fortune were again to smile on him. Only creditors whose rights can be preserved juridically, by purge of this debts, are alleged to be paid in such a situation. But for the main part, the debtor conserves the fruit of his return to better fortune. Such policy in favor of a second chance, sought by the European institutions, has lead to the French legislator adopting recovery-favorable measures: the taking over of a company in difficulty has been favored and reintegration of the failed facilitated. Certain hurdles to recovery have also been removed in this research : on the one hand, return to better fortune valued, on the other hand, this situation neutralized ; before taking up the actions in favor of a second chance for the debtor.

Les travaux de recherche entrepris dans le cadre de cette thèse sont destinés à permettre de démontrer que dans la technique de projection, le béton de sable fibré peut remplacer le béton ordinaire habituellement utilisé.La technique de projection du béton est notamment utilisée dans les travaux de soutènement et de tunnels, la stabilisation des pentes mais aussi dans la conception des panneaux 3D.Le béton utilisé, à ce jour, dans la technique du béton projeté dans la conception des panneaux 3D est à base de gravillons 3/8 mm. Cependant, l'inconvénient avec ce mélange, c'est les pertes par rebond du matériau et de fibres qui sont importantes (jusqu'à 50%), d'où un impact économique défavorable et une influence négative sur les propriétés mécaniques du matériau en place sur le support.Le béton de sable composé d'un faible dosage en ciment, sable et une grande quantité de fines calcaires semble tout à fait indiqué pour pallier ce problème, étant donné les avantages que procurent ses finesse, cohésion, fluidité et homogénéité. Dans le cadre de cette étude, les performances du béton de sable projeté (BSP) ont été comparées à celles du béton ordinaire projeté (BOP). Pour le retrait, le comportement a aussi été confronté à celui du béton vibré. Les paramètres de comparaison ont concerné l'état frais (avant, pendant et après projection) et l'état durci, avec une attention particulière portée aux taux de rebond des matériaux, aux résistances mécaniques et aux retraits (endogène et de dessiccation).Les résultats de nos investigations ont mis en évidence un certain nombre d'avantages du BSP par rapport au BOP. A cet effet, notons la réduction des pertes par ricochet des matériaux (béton et fibres) de moitié, avec des épaisseurs de couches de béton projeté de 9 cm contre 6 cm pour le BOP. L'autre point positif, c'est la qualité du fini de surface. Du point de vue de la résistance à la compression, le BSP présente une amplitude plus importante au jeune âge, mais équivalente à long terme. Le retrait endogène du BSP est similaire à ceux des BOP et des bétons vibrés (BV), aussi bien en amplitude qu'en cinétique. Quant au retrait de dessiccation, le BSP manifeste une déformation de l'ordre de 10% plus élevée que celle du BOP. Alors que par rapport au BV, la magnitude de la déformation du BSP est plus petite que celle du BV, et ce en dépit d'une perte d'eau par évaporation plus importante. Par conséquent, et en opposition à la majorité des résultats de la littérature, un perte de poids plus importante par dessiccation, n'implique pas systématiquement une déformation de retrait plus importante. L'autre résultat inattendu est que la structure monomodale de type « méso » du BSP est affectée par une cinétique de séchage plus rapide que la structure bimodale de type « macro » et « méso » du BV.Par ailleurs, l'ajout de 50 kg/m3 de fibres métalliques au BSP réduit le retrait de dessiccation de 16 %, alors que leur influence semble ne jouer aucun effet sur la cinétique ou la magnitude de la déformation du BOP, du moins dans les proportions du dosage utilisé.La proportion de mésopores semble un facteur décisif dans le comportement des retraits de dessiccation des bétons. Dans ce contexte, une explication est fournie pour mettre en relief les raisons du retrait moins important du BSP par rapport au BV, malgré une perte d'eau par séchage plus importante et un volume de pâte plus important. / This paper presents test results of mechanical properties of fibre reinforced sand-concrete (BSP) formulated to be used in the sprayed wet-mix process, as a substitution to fibre reinforced concrete (BOP) sprayed by dry-mix process. This process of application of concrete is suitable for diverse applications such underground support and slope stabilization. In BOP, formulated with aggregates up to 8 mm, both material and fibre rebounds are high (50 %); this results in economic implications, and affects the performances of the mixture negatively.BSP formulated with low dosage of cement, sand and high content of limestone filler, but without coarse aggregate; seems to be indicated to alleviate most of these problems, because of its fineness, high cohesiveness, high fluidity and better homogeneity. BSP was investigated and compared with BOP, on the basis of fresh and hardened properties with special emphasis on rebound, compressive strength and drying shrinkage. Results of investigations showed many advantages of this new mixture (BSP) when compared to BOP: reduction of material and fibre rebounds by approximately 50%, relatively substantially thicker layers (9 cm vs 6 cm), good finishing surface, higher early age compressive strength, and long term drying shrinkage close to that of BOP.Comparison of the results shows that the endogenous shrinkage of BOP, BSP and vibrated concrete (BV) is similar.On the other hand, the present study showed that a low amount of steel fibre (50 Kg/m3)reduces the drying shrinkage of BSP by approximately 16%.While, in the case of BOP, the influence is not significant.The aim of this study is to bring some answers to the questions about the delayed deformation of the shooting sand-concrete [BSP], which is made of aggregates up 5 mm.Drying shrinkage results, revealed that drying shrinkage of BSP is higher than that of BV in the short term. In the long term, it becomes lower than that of BV. However, the BSP loses more water during the period of shrinkage measurements than BV. Furthermore, pore size distribution shows that the mesoporous structure of BSP lost more water than the bimodal structure of BV, which includes macropores and mesopores. These particular porometric structures of BSP and BV are the main factor behind the difference of the drying shrinkage behaviour of the two mixtures.This is an interesting and unexpected result, which is not in accordance with the commonly accepted relationship between shrinkage and weight change of samples, and between moisture loss and porometric structure. This work provides an explanation for this phenomenon by taking into account the kinetics of drying and the porometry of the concrete.

Nous présentons une étude expérimentale de la dynamique d'une sphère près d'une paroi texturée dans un fluide visqueux. Le déplacement de la sphère est mesuré par interférométrie laser à haute fréquence. La texture consiste en un réseau de micro-piliers, dont on fait varier les paramètres géométriques (hauteur et concentration) sur une large gamme, afin d'étudier leur influence sur la dynamique d'approche, de collision et de rebond de la sphère. A petit nombre de Reynolds, la vitesse d'approce de la sphère est augmentée comparativement au cas d'une paroi lisse, en raison de la modification de la force de lubrification par la texture. Cette modification est décrite par plusieurs modèles hydrodynamiques. Une longueur effective de glissement au-dessus du réseau de piliers est mesurée. A nombre de Stokes modéré, l'inertie de la sphère n'est pas négligeable, et elle peut se coller ou rebondir sur les piliers. La dynamique de collage présente différents régimes qui sont modélisés en tenant compte de la modification de traînée par la texture. Le nombre de Stokes critique pour la transition de rebond est modifié par la texture. La dynamique des micro-rebonds est caractérisée. Enfin, la dynamique de contact sphère-piliers est décrite par une loi de Hertz modifiée prenant en compte la géométrie de la texture. / We investigate experimentally the dynamics of a sphere near a textured wall in a viscous fluid. High frequency laser interferometry is used to measure small displacements of the sphere. The texture is comprised of arrays of micro-pillars, whose geometrical parameters are systematically varied in order to study their influence of the dynamics of approach, collision and rebound of the sphere. Under creeping flow conditions, the sphere velocity near the textured wall is increased compared to the case of a smooth wall, as a result of the modification of the lubrication force due to the texture. We describe this modification using several hydrodynamic models. An effective slip length over the pillar array is measured. At moderate Stokes number the sphere inertia is non-negligible and the sphere can either stick or bounce off the wall. The sticking dynamics exhibit several regimes which can be described by taking into account the modification of the lubrication force by the texture. The micro-pillars modify the critical Stokes number for the bouncing transition. The micro-rebounds are characterized. Finally, the contact dynamics between the sphere and the pillars are described by a Hertz law modified by the texture geometry.

La prédiction de trajectoire de bloc et la conception de structures de protection sont deux des questions principales de l'ingénierie des chutes de pierres. La prédiction de la trajectoire d'un bloc dépend en grande partie des rebonds de ce bloc tandis que la conception de structures de protection, comme des remblais, est étroitement liée à la force d'impact sur le bloc.En se basant sur ce contexte, la thèse traite aussi bien de l'interaction entre un bloc et un milieu granulaire que des rebonds d'un bloc sur un milieu granulaire, en utilisant une modélisation numérique par la méthode des éléments discrets. L'objectif de la thèse est d'identifier et de mesurer les mécanismes qui contrôlent le rebond du bloc et le transfert de charge à l'intérieur du milieu impacté. Le contenu principal comprend trois parties: la modélisation DEM du processus d'impact, le rebond du bloc et le comportement micromécanique du milieu impacté.La loi de contact classique est utilisée pour modéliser le processus d'impact. Elle est mise en œuvre avec une résistance aux roulements pour considérer les effets de forme des particules et est calibrée par des tests triaxiaux quasi-statiques. Le bloc est modélisé par une sphère avec une vitesse d'incident tandis que le milieu est modélisé par un assemblage de particules sphériques poly-dispersées. La modélisation numérique de l'impact est validé en termes de force d'impact, de durée d'impact et de profondeur de pénétration par des expériences de la littérature.Le rebond du bloc et le processus de propagation d'énergie à l'intérieur du milieu impacté sont examinés ensemble. La résistance du milieu pendant l'impact est représentée par l'énergie de tension élastique. La résistance du milieu n'est pas constante car l'augmentation d'énergie de tension élastique est suivie par l'augmentation d'énergie cinétique, la dissipation d'énergie et par la diminution du nombre de coordination. L'occurrence du rebond du bloc obtenue avec des simulations 3D montre que trois régimes d'impact existent, ce qui est en accord avec les résultats de citet{Bourrier_2008}. De plus, la comparaison entre les diagrammes d'occurrence de rebond 2D et 3D montre que les positions et les formes des diagrammes d'occurrence de rebond changent en raison de résistances et de dissipations d'énergie différentes. En se basant sur les deux aspects de l'étude, la relation entre le rebond du bloc et la propagation d'énergie à l'intérieur du milieu est discutée.Le comportement micromécanique du système impacté est examiné en se focalisant sur les mécanismes des chaînes de force. Le réseau de chaînes de force dans le milieu impacté est caractérisé à partir des tensions entre les particules. L'objectif est d'identifier le rôle des chaînes de force dans la force d'impact sur le bloc et dans la microstructure du milieu. En étudiant la force d'impact sur le bloc avec des impacts sur des échantillons de grains de tailles différentes montre que l'échantillon composé de grands grains a une plus grande force d'impact, des chaînes de force plus longues comparées à l'épaisseur du milieu ainsi qu'un grand pourcentage de chaînes de force avec une longue durée de vie. De plus, l'étude de la distribution spatiale et temporelle des chaînes de force montre que la résistance du milieu pendant l'impact est portée par les particules des chaînes situées entre le bloc et la base du milieu impacté et que la propagation des chaînes de force dans la direction latérale joue un rôle secondaire. Enfin, l'étude des mécanismes du flambage des chaînes de force indique que, provoqués par les mouvements entre les particules de la chaîne, l'augmentation de nombre de flambages est liée à la diminution de la force d'impact sur le bloc ainsi qu'à l'augmentation de l'énergie cinétique et de la dissipation d'énergie à l'intérieur du milieu. / The prediction of boulder trajectory and the design of protection structures are particularly two main interests of rockfall engineering. The prediction of boulder trajectory largely depends on the bouncing of the boulder, and the design of protection structures, such as embankments, are closely related to the impact force on the boulder.Based on this background, the thesis deals with the interaction between a boulder and a granular medium as well as the bouncing of a boulder on a granular medium, through numerical modelling based on discrete element method. The objective of the thesis is to identify and quantify the mechanisms that governs the bouncing of boulder and the load transfer inside the impacted medium. The main contents include three parts: DEM modelling of the impact process, global bouncing of the boulder and micromechanical behaviour of the impacted medium.The classical contact law implemented with rolling resistance to consider particle shape effects calibrated based on quasi-static triaxial tests is used to model the dynamic impact process. The boulder is modelled as a single sphere with an incident velocity, the medium is modelled as an assembly composed of poly-disperse spherical particles. The numerical impact modelling is validated in terms of impact force, impact duration, penetration depth by experiments from literature.Bouncing of the boulder is investigated together with the energy propagation process inside the impacted medium. The strength of the medium during impact is represented by elastic strain energy, while the strength of the medium is not persistent since the increase of elastic strain energy is followed by the increase of kinetic energy and energy dissipation, as well as the decrease of the coordination number. Boulder's bouncing occurrence obtained based on 3D simulations shows that three impact regimes exist, which is consistent with the results of citet{Bourrier_2008}. In addition, comparison between 2D and 3D bouncing occurrence diagrams shows that the positions and shapes of bouncing occurrence diagrams shift due to the different strength and energy dissipation properties. Based on the two aspects of investigations, the relation between the bouncing of the boulder and the energy propagation inside the medium is discussed.The micromechanical behaviour of the impacted system is investigated by focusing on force chain mechanisms. The force chain network in the impacted medium is characterized based on particle stress information. The aim is to find the role of force chains in the strength and the microstructure of the medium. Investigations of the impact force on the boulder by impacting samples composed of different grain sizes shows that sample composed of big grains resulting in a larger impact force, longer force chains compared with the medium thickness, and large percentage of long age force chains. In addition, the spatial and temporal distribution of force chains are investigated and the results show that the strength of the medium under impact is built by chain particles located between the boulder and the bottom boundary, and the force chain propagation in the lateral direction of the medium plays a secondary role. Moreover, the investigation of force chain buckling mechanisms indicates that, triggered by the relative movements between the chain particles, the increase of buckling number is related to the decrease of impact force on the boulder as well as the increase of kinetic energy and energy dissipation inside the medium.

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des études menées pour améliorer la fiabilité des relais MEMS ohmiques et comprendre les mécanismes de dégradation se produisant au niveau du contact électrique aux échelles micro et sub-micrométriques. Les deux premiers chapitres de ce manuscrit permettent d'établir l'état de l'art du domaine et de décrire les différentes techniques expérimentales utilisées afin de caractériser les mécanismes physiques se produisant lors de l'ouverture et la fermeture d'un relais MEMS sous courant. Le troisième chapitre étudie qualitativement et quantitativement le transfert de matière aux distances sub-micrométriques. L'utilisation d'un microscope à force atomique (AFM) permet d'identifier les paramètres clés, notamment la tension de contact à l'état ouvert et la vitesse de commutation. L'origine de ce transfert de matière est attribuée à des émissions de courant se produisant dans les derniers nanomètres avant la fermeture du contact. Un plasma métallique est également observé et caractérisé pendant les phases de commutations. Ces observations conduisent à l'élaboration d'un scénario permettant d'expliquer le transfert de matière à ces dimensions. Le quatrième chapitre se consacre en première partie à l'étude des rebonds lors de la fermeture du contact. On montre que des rebonds peuvent apparaître quelques µs après la fermeture du contact au cours des cycles. Ceux-ci semblent être des indicateurs de la fin de vie du composant. D'autres rebonds, liés aux forces électrostatiques de contact, sont également mis en évidence lors de fermetures à faibles vitesses (qq nm/s). L'importance de ces forces est néanmoins du second ordre et ces derniers rebonds n'interviennent pas directement dans la phase de fermeture d'un relais MEMS. L'étude de la quantification de la résistance de contact lors de l'ouverture du contact constitue la deuxième partie de ce dernier chapitre. La nature quantique de ce phénomène est mise en évidence dans deux dispositifs : un interrupteur MEMS et à l'aide d'un AFM. Il est notamment montré que ce phénomène est seulement observable pour des courants inférieurs à 100µA. Finalement, l'ensemble de ces travaux mènent à différentes recommandations, détaillées en conclusion, nécessaires pour assurer le bon fonctionnement des relais MEMS.

Le béton projeté est une méthode de mise en place consistant en la projection pneumatique de béton sur une surface à grande vitesse. Dans le cas de la méthode par voie sèche, le mélange granulats-ciment est introduit sec en machine, l'eau est ajoutée à la fin du transfert. Cette technique, très employée, est néanmoins génératrice de pertes importantes par rebond, pouvant s'élever jusqu'à 40% de la masse projetée. L'enjeu de la réduction des pertes est à la fois économique et environnemental. Les facteurs influents sur le rebond sont liés aux techniques de projection et à la formulation. Ce travail de thèse a pour objectif l'optimisation de la formulation du béton afin de réduire les pertes par rebond, mais également d'améliorer la durabilité. L'étude porte en particulier sur l'influence sur le rebond : du squelette granulaire, de la teneur en eau et de l'emploi d'additifs et/ou d'additions de substitution. Une approche modélisation du phénomène de rebond est également abordée. / Sprayed concrete is a concrete pneumatically projected onto a surface at high velocity. Dry-mix shotcrete is a process in which dry constituents are introduced into the machine and conveyed through a hose to the nozzle, where the water is added. This process is used in various civil engineering or construction projects; unfortunately, it can lead to high losses of concrete due to rebound (up to 40% of the total mass of material). Such losses induce overconsumption of material, which is damaging for the cost of the work and for the environment. Rebound depends on technicals parameters and mix design. The present work focuses on rebound reduction and also on durability enhancement by modification of the mix design. The influence of aggregate size distribution, water content and supplementary cimentitious material is studied. An analytical approach of rebound phenomenon is also implemented.