Un des problèmes fondamentaux qui survient dans la formulation de la théorie quantique des champs dans l’espace de Sitter est la transition possible vers l’espace Anti-de Sitter. Par un calcul semi-classique, on peut calculer le taux de transition, qui est non-nul. Or, une comparaison des degrés de liberté suggèrent qu’ils sont incompatibles et que la transition ne devrait pas avoir lieu. Une analyse plus approfondie d’un modèle de stabilité du vide met en lumière deux conditions qui pourraient résoudre ce paradoxe. En appliquant ces conditions au modèle standard, on obtient une borne sur la masse du boson de Higgs ainsi que sur la constante cosmologique. Bien qu’elles n’offrent pas une résolution complète du problème de la hiérarchie et de la constante cosmologique, ces contraintes pourraient jouer un rôle dans la formulation d’une théorie de la gravité quantique. / A fundamental issue regarding the formulation of a consistent quantum de Sitter space theory is the possible transition to Anti-de Sitter space. Indeed, a semiclassical computation gives a nonzero estimate for the transition probability, while a counting of the degrees of freedom for both spaces shows their incompatilibity, leading to the expectation that the transition is impossible. Through a deeper analysis of quantum tunneling in a semiclassical theory including gravity, one can outline two consistency conditions that could alleviate this seemingly paradoxical disparity. Applying these consistency conditions to the Standard Model shed a different light on the hierarchy problem and the cosmological constant problem, although it does not solve them altogether. Nevertheless, they could play a role in the formulation of a consistent theory of quantum gravity.

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Cet ouvrage présente les étapes suivies pour la conception de régulateurs en orientation et en position pour un mini véhicule aérien à ailes fixes effectuant des vols stationnaires en milieu restreint. Un banc d'essai permettant de tester les algorithmes de commande sur un avion a été construit. Les mesures d'orientation sont obtenues à l'aide d'un capteur inertiel embarqué sur l'avion. Les modèles permettant la conception des différents régulateurs furent identifiés à partir de données expérimentales obtenues à l'aide d'un pilote expérimenté et de régulateurs préliminaires. La sélection de la structure du modèle est basée sur la linéarisation d'un modèle physique à six degrés de liberté. La conception des régulateurs est basée sur une méthode du domaine fréquentiel impliquant le diagramme de Nichols. Des simulations ainsi que des tests en vol sont présentés pour montrer les performances obtenues.

Les breuvages enrichis en protéines et fibres alimentaires sont des produits en croissance mais leur développement constitue un défi technologique dû à l’instabilité des protéines en milieu acide après un traitement thermique. L’objectif de cette étude était d’étudier l’effet de l’homogénéisation (1500 psi, 4°C) sur la stabilité des protéines seules et des complexes protéines/pectines en présence de β-glucan dans un jus modèle au cours de l’entreposage (4°C). La stabilité a été évaluée par observation visuelle (séparation des phases, précipitation) et la distribution des protéines dans les phases a été effectuée en fonction du temps d’entreposage (jours 1, 7, 14, 21 et 28). La taille, la charge des particules et la viscosité des solutions ont été mesurées aux jours 1 et 28. L’homogénéisation effectuée après la pasteurisation a augmenté la stabilité des protéines seules grâce à une diminution significative de la taille des agrégats des protéines. Toutefois, l’homogénéisation effectuée avant la pasteurisation n’a pas eu d’effet sur la stabilité. L’ajout de faibles concentrations de pectine n’a pas amélioré la stabilité des protéines en milieu acide après la pasteurisation. Les complexes obtenus avaient une charge faible et une taille élevée que l’homogénéisation n’a pas pu réduire. L’ajout de β-glucan a favorisé l’augmentation de la proportion de précipité pour les breuvages enrichis en protéines seules, et n’a pas modifié la stabilité des protéines en présence de pectines. Cependant, les protéines insolubles se trouvant dans les phases précipitées sont faciles à resuspendre après l’agitation des breuvages. Ce travail a démontré que l’homogénéisation est un traitement simple qui permet la stabilisation des breuvages enrichis, mais qui nécessite une adaptation au procédé habituel. / There is an increasing demand for beverages enriched with proteins and dietary fibers but this development is still a technological challenge due to protein instability in acidic condition after heat treatment. The objective of this work was to study the effect of homogenization before/after pasteurization on the stability of proteins and proteins/pectin complexes in presence of β-glucan in juice model during the storage at 4°C. The stability was evaluated by visual observation (phase separation, precipitation) and distribution of proteins was determined at storage time of 1, 7, 14, 21 and 28 days. The size, the charge of the particles and the viscosity of the solutions were measured in days 1 and 28. A homogenization step performed after pasteurization increased the proteins’ stability by significant decrease in particle size. However, the homogenization performed before pasteurization had no effect. The addition of low concentrations of pectin did not stabilize the proteins after pasteurization. The complexes obtained had a low charge and a large size that homogenization could not reduce. The addition of β-glucan promoted the proportion of precipitate for the beverage with proteins alone and did not affect proteins’ stability in the presence of pectin. However, the insoluble proteins in the precipitate phases are resuspended easily by some tube inversions. This work demonstrated that homogenization is a simple treatment that could help stabilize fortified beverages but it requires adaptation to usual procedure.

Trente-quatre essais d'écoulement provenant de quatre groupes d'auteurs ont été sélectionnés dans la littérature afin d'étudier l'instabilité interne de matériaux de faible plasticité soumis à l'écoulement de l'eau et initiée par suffosion. Les essais sélectionnés ont tous été effectués dans un perméamètre en appliquant les contraintes hydrodynamiques de manière ascendante et par palier. L'objectif était de déterminer la vitesse critique (vcr(l))p qui initie la mobilisation des particules fines dans les pores de la structure prédominante des matériaux, soit celle qui forme les constrictions. La méthode d'analyse présentée par Kovacs et Ujfaludi (1983), mettant en relation la résistance à l'écoulement ([Delta]h/Q) en fonction de la charge totale appliquée ([Delta]h), a été utilisée afin de déterminer les vitesses critiques (vcr(¹))p. Les essais ont tous été réinterprétés avec cette méthode et celle-ci a permis d'extraire des conditions critiques à des stades inférieurs durant les essais comparativement aux méthodes d'analyses utilisées par leurs auteurs respectifs. Ainsi, par cette approche, un nouveau critère de stabilité interne, basé sur celui développé par Kovacs et Ujfaludi (1983) pour l'application sur les puits, a été proposé pour l'étude des barrages en remblai. Puis, toujours suite à l'analyse des essais avec la méthode [Delta]h/Q - [Delta]h, les matériaux utilisés lors des essais ont été classés en trois catégories selon leur type de comportement sous écoulement après la vitesse critique (vcr(¹))p dans le repère [Delta]h/Q - [Delta]h. Il a ensuite été discuté que la sélection de matériaux stables pour l'étude des barrages doit tenir compte du type de comportement sous écoulement des matériaux et doit inclure un critère admissible de perte de fines, tel que présenté par l'approche russe. Enfin, via l'étude de certains paramètres qui influencent la vitesse critique, il a été démontré que la seule façon d'obtenir une tendance dans les résultats était de représenter dans un repère cartésien logarithmique les vitesses d'écoulement critiques (vcr(¹))p par rapport à la conductivité hydraulique (K) des matériaux.

Ces dernières décennies, l'intégration aux réseaux électriques de capteurs intelligents incorporant la mesure synchronisée des phaseurs a contribué à enrichir considérablement les bases de données de surveillance en temps réel de la stabilité des réseaux électriques. En parallèle, la lutte aux changements climatiques s'est accompagnée d'un déploiement généralisé des sources d'énergies renouvelables dont l'intermittence de la production et le déficit d'inertie dû à l'interface de celle-ci par l'électronique de puissance, contribuent à augmenter les risques d'instabilité à la suite de contingences de réseau. Dans ce contexte, nous proposons d'appliquer aux données de synchrophaseurs de nouvelles approches d'intelligence de données inspirées par l'analyse massive des séries chronologiques et l'apprentissage sur des dictionnaires supervisés, permettant d'extraire des centaines d'attributs décrivant concisément les estimations d'état dynamique des générateurs de réseaux électriques. La mise en évidence d'une signification physique de ces attributs permet ensuite une classification de la stabilité dynamique qui s'éloigne de ce fait des boîtes noires produites par un apprentissage en profondeur « à l'aveugle » des séries chronologiques, pour évoluer vers une approche transparente plus adaptée à la salle de conduite des réseaux et acceptable pour les ingénieurs d'exploitation. Cette approche d'apprentissage machine « interprétable » par les humains, débouche de surcroît sur une détection fiable, utilisant de courtes fenêtres de données de vitesses d'alternateurs directement mesurées ou reconstituées par estimation d'état dynamique à partir de l'instant d'élimination du défaut, pour détecter toute instabilité subséquente, avec un temps de préemption suffisant pour activer des contremesures permettant de sauvegarder la stabilité du réseau et ainsi prévenir les pannes majeures. Notre travail aborde l'exploitation de cette nouvelle niche d'information par deux approches complémentaires d'intelligence des données : 1) une analyse non parcimonieuse d'une base d'attributs se chiffrant par centaines, calculés automatiquement par l'analyse numérique massive des séries chronologiques de signaux de réponses post-contingence des générateurs; et 2) une analyse parcimonieuse exploitant l'apprentissage supervisée de grands dictionnaires surcomplets pour habiliter une prédiction de l'instabilité sur de courtes fenêtres de données avec une représentation vectorielle creuse (contenant un grand nombre de zéros) et donc numériquement très efficiente en plus de l'interprétabilité inhérente des atomes constituant les dictionnaires. Au niveau méthodologique, l'approche non parcimonieuse vise à implémenter plusieurs méthodes analytiques combinées (notamment la transformée de Fourier, la transformée en ondelette, la méthode de Welch, la méthode de périodogramme et les exposants de Lyapunov) pour extraire du signal de réponse de chaque générateur des centaines d'attributs labellisés et servant à construire un espace physique d'indicateurs de stabilité à haute dimension (HDSI). Ceux-ci sont ensuite utilisés pour développer les prédicteurs de stabilité sur la base d'algorithmes standard de machine learning, par exemple le convolutional neural network (CNN), long short-term memory (LSTM), support vector machine (SVM), AdaBoost ou les forêts aléatoires. L'approche parcimonieuse implémentée consiste à développer deux techniques complémentaires : 1) un dictionnaire d'apprentissage supervisé joint (SLOD) au classificateur et 2) vingt dictionnaires d'apprentissage séparés des signaux associés aux cas stable/instable. Alors que le SLOD utilise des dictionnaires adaptatifs inspirés des données mesurées et apprises hors-ligne, la deuxième approche utilise des dictionnaires fixes pour reconstruire séparément les signaux des classes stables et instables. Dans les deux cas, l'étape finale consiste à identifier automatiquement en temps réel, la classe d'appartenance d'une réponse par reconstruction des signaux associés à partir des dictionnaires appris hors-ligne. L'analyse parcimonieuse des réponses des générateurs sur un dictionnaire d'apprentissage adaptatif joint au classificateur a été implémenté à partir de l'algorithme K-singular value de composition (KSVD) couplé à l'orthogonal matching pursuit (OMP), afin de reconstruire et prédire la stabilité dynamique des réseaux électriques. De plus, vingt décompositions parcimonieuses des signaux sur des dictionnaires fixes (simples et hybrides) ont permis de développer des classificateurs prédisant chaque classe séparément sur la base de la transformée en cosinus discrète (DCT), en sinus discrète (DST), en ondelette (DWT), de la transformée de Haar (DHT), et le dictionnaire de Dirac (DI) couplés à l'orthogonal matching pursuit (OMP). Cette étude démontre que la décomposition parcimonieuse sur un dictionnaire adaptatif joint au classificateur offre une performance proche de l'idéal (c'est-à-dire : 99,99 % précision, 99,99 % sécurité et 99,99 % fiabilité) de loin supérieure à celle d'un classificateur à reconstruction de signaux basée sur les vingt dictionnaires fixes ou adaptatifs séparés, et les classificateurs basés sur les moteurs de machine learning (SVM, ANN, DT, RF, AdaBoost, CNN et LSTM) implémentés à partir des indices HDSI extraits de la base de données des vitesses des rotors des réseaux IEEE 2 area 4 machines, IEEE 39 -bus et IEEE 68 -bus. Toutefois, le temps de resimulation (replay) en temps réel des dictionnaires fixes/adaptatifs séparés est nettement inférieur (de 30-40%) à celui observé pour le dictionnaire adaptatif à classificateur joint / SLOD, et les algorithmes modernes de machine learning utilisant les attributs de type HDSI comme intrants. / In recent decades, the integration of smart sensors incorporating synchronized phasor measurements units (PMU) into power grids has contributed to a significant improvement of the databases for real-time monitoring of power grid stability. In parallel, the fight against climate change has been accompanied by a widespread deployment of renewable energy sources whose intermittency of production and the lack of inertia due to the interface of the latter by power electronics; contribute to increase the risks of instability following network contingencies. In this context, we propose to apply new data intelligence approaches inspired by massive time series analysis and supervised dictionary learning to synchrophasor data, allowing the extraction of hundreds of attributes concisely describing the dynamic state estimates of power system generators. The physical meaning identification of these attributes then allows for an online classification of dynamic stability, thus moving away from the black boxes produced by «blind» deep learning of time series to a transparent approach more suitable for the network control room and acceptable to operating engineers. This human-interpretable machine learning approach also leads to reliable detection, using short windows of generator speed data directly measured or reconstructed by dynamic state estimation from the instant of fault elimination, to detect any subsequent instability, with sufficient preemption time to activate false measures to safeguard the network stability and thus prevent major outages. Our work addresses the exploitation of this new information through two complementary data intelligence approaches : 1) a non-sparse analysis of an attribute base numbering in the hundreds, computed automatically by massive numerical analysis of post-contingency response signal time series from generators; and 2) a sparse analysis exploiting supervised learning of large overcomplete dictionaries to enable instability prediction over short windows of data with a hollow vector representation (containing a large number of zeros) and thus numerically very efficient in addition to the inherent interpretability of the atoms constituting the dictionaries. Methodologically, the non-sparse approach aims to implement several combined analytical methods (including Fourier transform, wavelet transform, Welch's method, periodogram method and Lyapunov exponents) to extract hundreds of labeled attributes from the response signal of each generator and used to construct a physical space of high-dimensional stability indicators (HDSI). These are used to develop stability predictors based on standard machine learning algorithms, e.g., CNN, LSTM, SVM, AdaBoost or random forests. The implemented sparse approach consists in developing two complementary techniques: 1) a supervised learning dictionary attached (SLOD) to the classifier and 2) twenty separate dictionaries learning of the signals associated with the stable/instable cases. While the SLOD uses adaptive dictionaries inspired by the measured and learned offline data, the second approach uses fixed dictionaries to reconstruct the stable and unstable signals classes separately. In both cases, the final step is automatically identified in real time the status to which a response belongs by reconstructing the associated signals from the off-line learned dictionaries. The sparse analysis of generator responses on an adaptive learning dictionary attached to the classifier was implemented using the K-singular value decomposition (KSVD) algorithm coupled with orthogonal matching pursuit (OMP), to reconstruct and predict online the dynamic stability of power systems. In addition, twenty sparse signal decompositions on fixed dictionaries (simple and hybrid) were used to develop classifiers predicting each class separately based on the discrete cosine transform (DCT), discrete sine transform (DST), wavelet transform (DWT), Haar transform (DHT), and Dirac dictionary (DI) coupled with the orthogonal matching pursuit (OMP). This study demonstrates that sparse decomposition on joined adaptive dictionary to the classifier provides near ideal performance (i.e.: 99.99% accuracy, 99.99% security, and 99.99% reliability) far superior to that of a classifier has signal reconstruction based on the twenty separate fixed or adaptive dictionaries and classifiers based on machine learning engines (SVM, ANN, DT, RF, AdaBoost, CNN, and LSTM) implemented from HDSI indices extracted from the rotor speed database of the IEEE 2 area 4 machines, IEEE 39 -bus, and IEEE 68 -bus test systems. However, the real-time replay time of the separate fixed/adaptive dictionaries is significantly lower (by 30-40%) than that observed for the adaptive dictionary with joint classifier/SLOD, and modern machine learning algorithms using HDSI-like attributes as inputs.

Cette thèse propose une nouvelle stratégie d'amortissement des oscillations de fréquence critiques par la modulation de l'injection rapide de puissances actives, qui ouvre la voie à l'utilisation d'actionneurs géographiquement dispersés, par exemple des ressources énergétiques distribuées (DERs), dans le contrôle des basses fréquences dynamique de l'angle du rotor du réseau électrique, qui comprend les oscillations interzones et les oscillations de fréquence transitoire. La méthode proposée intègre ces deux dynamiques différentes dans un cadre basé sur un système linéaire invariant dans le temps, dans lequel le contrôle de l'oscillation de fréquence transitoire est traduit en contrôle de la dynamique de mode commun du système. A cet effet, un examen attentif de la relation entre la variation transitoire de fréquence et la dynamique du mode commun est effectué; Les simulations montrent que le mode commun définit la forme d'un changement transitoire de faible signal de fréquence. La méthode de contrôle proposée vise à utiliser efficacement la réserve de marche limitée des DERs existants pour atténuer ces oscillations. Ceci est réalisé en découplant les actions de commande d'amortissement à différents endroits en utilisant les signaux d'oscillation du mode concerné comme commandes de puissance. Une base théorique pour cette commande de modulation découplée est fournie. Techniquement, les signaux d'oscillation modale souhaités sont filtrés en combinant linéairement les fréquences de l'ensemble du système, ce qui est déterminé par la technique (LQRSP). Avec la stratégie proposée, la modulation de chaque injection de puissance active peut être conçue efficacement en tenant compte de la limite de réponse et de la capacité de sortie en régime permanent du dispositif de support. Dans le cadre proposé, le signal de commande pour la commande de fréquence primaire est automatiquement déterminé dans une direction de commande (presque) optimale; des expériences montrent que ce signal a tendance à être la vitesse du système vue par le point d'injection de puissance. La commande modulante découplée a tendance à isoler les actions de commande pour les oscillations interzones et les oscillations de fréquence transitoire, ce qui atténue grandement les préoccupations concernant l'interaction entre la commande de ces deux types de dynamiques / This dissertation provides a novel wide-area control strategy for damping of critical frequency oscillations via modulation of fast active power injections, which paves the way for the utilization of large-scale geographically dispersed actuators, e.g., distributed energy resources (DERs), in the control of power system low-frequency rotor angle dynamics, this includes the inter-area oscillations and the transient frequency swing. The proposed method incorporates these two different dynamics into a linear time invariant (LTI) system based control framework, in which the control of the transient frequency swing is translated into the control of the system common mode dynamics. For this purpose, a careful examination of the relationship between the transient frequency swing and the common mode dynamics is carried out; extensive simulations show that the common mode defines the shape of a small-signal transient frequency swing. The proposed control method pursues an efficient utilization of the limited power reserve of existing DERs to mitigate these oscillations. This is accomplished by decoupling the damping control actions at different sites using the oscillation signals of the concerned mode as the power commands. A theoretical basis for this decoupled modulating control is provided. Technically, the desired sole modal oscillation signals are filtered out by linearly combining the system-wide frequencies, which is determined by the linear quadratic regulator based sparsity-promoting (LQRSP) technique. With the proposed strategy, the modulation of each active power injection can be effectively engineered considering the response limit and steady-state output capability of the supporting device. In the proposed control framework, the power command signal for the primary frequency control is determined in a (near) optimal control sense; experiments show that this signal tends to be the system speed seen by the power injection point. Importantly, the decoupled modulating control tends to isolate the control actions for the inter-area oscillations and the transient frequency swing, thereby greatly relieving the concern about the interaction between the control of these two types of dynamics.

Titre de l'écran-titre (visionné le 18 mars 2024) / Cette thèse, intitulée « Excavations dans les argiles sensibles de la Mer Champlain : Comportement et modélisation », découle d'un projet de recherche initié par l'Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST) en 2016, en collaboration avec des chercheurs de l'Université Laval. L'étude vise à répondre aux risques associés aux travaux d'excavation, notamment dans les dépôts d'argiles sensibles de la Mer Champlain, qui ont causé 48 décès et 17 accidents graves au Québec entre 1974 et 2013. Face à la complexité des comportements des excavations dans les dépôts d'argiles sensibles, la thèse souligne la nécessité de disposer de méthodes fiables pour prédire ces comportements. Une méthode numérique avec une loi de comportement avancé, intégrant le couplage hydromécanique et les calculs des coefficients de sécurité par la méthode de réduction des résistances, est présentée comme une solution potentielle. Cependant, jusqu'à présent, la potentialité de cette méthode n'a pas été suffisamment exploitée dans le cas de l'excavation dans les dépôts d'argiles sensibles de la Mer Champlain et le retour d'expérience en manque cruellement. Ainsi, cette thèse cherche à combler cette lacune, elle vise à contribuer à une meilleure compréhension et gestion des risques associés à ces travaux, en offrant des outils prédictifs plus robustes pour assurer la sécurité des travailleurs sur le terrain. La thèse a été structurée en 3 volets à savoir le volet « expérimentation en vraie grandeur sur terrain », le volet « étude en laboratoire » et le volet « modélisation numérique ». Le premier se focalise sur le mécanisme de rupture, l'évoluton des pressions interstitielles et des déplacements observés sur terrain. Le deuxième volet présente et discute les comportements en contrainte-déformation de l'argile de Louiseville sous différentes trajectoires des charges en laboratoire. Le troisième, la modélisation et la simulation numérique, cible 3 objectifs : (1) examiner les différentes méthodes de calcul des coefficients de sécurité d'excavations réalisées dans des matériaux fins post-glaciaires; (2) rendre opérationnel le modèle avec écrouissage HSS$_\textup{struct}$ pour les argiles sensibles (3) mettre en œuvre et de rendre opérationnel un modèle numérique avancé sur deux excavations instrumentées dans l'argile sensible. Les résultats de cette thèse démontrent que cette méthode numérique avancée a pu être rendue opérationnelle et a permis d'expliquer les comportements observés sur terrain qui sont ces surfaces ruptures verticales et successives pour la tranchée A1 et cette évolution des pressions interstitielles qui n'est pas conforme à la prédiction de Bishop et Bjerrum (1960) pour la tranchée A2. Un modèle constitutif baptisé HSS$_\textup{struct}$, prenant en compte la structuration des argiles sensibles, a été développé, et des recommandations ont été formulées sur la fiabilité des différentes méthodes de calcul examinées au chapitre 5. / This thesis titled "Excavations in the sensitive clays of the Champlain Sea: Behavior and modeling", stems from a research project initiated by the "Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST)" in 2016, in collaboration with researchers from Université Laval. The study aims to address the risks associated with excavation work, particularly in the deposits of sensitive clays of the Champlain Sea, which caused 48 deaths and 17 serious accidents in Quebec between 1974 and 2013. In the face of the complexity of the behaviors of excavations in sensitive clay deposits, the thesis accentuates the need for reliable methods to predict these behaviors. A numerical method with a complex model that describes theses behaviors, integrating hydromechanical coupling and the calculations of safety coefficients by the method of reduction of resistances, is presented as a potential solution. However, up to now, the potential of this method has not been sufficiently exploited regarding excavation in the sensitive clay deposits of the Champlain Sea, and the feedback is sorely lacking. Thus, this thesis seeks to fill this gap. It aims to contribute to a better understanding and management of the risks associated with these works, by offering more robust predictive tools to ensure the safety of workers on site. The thesis was structured in 3 parts namely the "full-scale field experimentation" part, the "laboratory study" part and the "numerical modeling" part. The first focuses on the rupture mechanism, the evolution of interstitial pressures and displacements observed on site. The second part presents and discusses the stress-strain behaviors of Louiseville clay under different load trajectories in the laboratory. The third, modeling and numerical simulation, targets 3 objectives: (1) examine the different methods of calculating safety coefficients for excavations performed in in fine post-glacial materials; (2) operationalize the model with HSS$_\textup{struct}$ hardening for sensitive clays (3) implement and operationalize an advanced numerical model on two instrumented excavations in sensitive clay. The results of this thesis demonstrate that this advanced numerical method could be made operational and was able to explain the behaviors observed on site which are these vertical and successive rupture surfaces for trench A1 and this evolution of interstitial pressures which is not consistent with the prediction of Bishop and Bjerrum (1960) for trench A2. A constitutive model named HSS$_\textup{struct}$, considering the structuring of sensitive clays was developed, and recommendations were made on the reliability of the different calculation methods examined in chapter 5.

Un cas de glissement de terrain est survenu dans des matériaux d’argiles sensibles au village de La Romaine suite à des activités de sautage dans le roc. L’étude de ce cas de glissement a entraîné plusieurs questionnements, surtout à savoir si les vibrations de sautage peuvent être un élément déclencheur de glissement de terrain dans les argiles sensibles. Ce projet de doctorat a donc débuté ainsi, et avait pour but de répondre à la question, qu’est-ce qui a causé la rupture au site de La Romaine? Pour ce faire, le site a d’abord été investigué par des essais in situ ainsi que des essais de laboratoire. Une première campagne d’investigation a été réalisée en 2009. Les matériaux et la surface de rupture ont été bien caractérisés lors de cette campagne. Des analyses à l’équilibre limite ont été réalisées avec le logiciel Slope/W, et les coefficients de sécurité (C.S.) obtenus étaient supérieurs à l’unité avant les événements de sautage, ce qui signifie que la pente était stable avant le sautage. Une seconde campagne d’investigation comprenant de l’échantillonnage grand diamètre et du piézocône sismique a été réalisée en 2012. Des essais de laboratoire ont été réalisés (essai triaxial, DSS monotone et cyclique, essais à la colonne de résonnance) afin de caractériser les propriétés dynamiques du dépôt, dans l’objectif de faire des analyses dynamiques avec un logiciel de différences finies. Une méthode de simulation de sautage a été développée afin de simuler le sautage multi-trous, et cette méthode a été validée par un second cas d’étude, Eastmain-1. Les résultats obtenus de cette simulation sont cohérents avec les données recueillies sur le terrain. L’analyse dynamique du cas de La Romaine ont montré que les vibrations estimées survenues lors du sautage sont importantes (environ 500 mm/s), ce qui a entraîné des déformations de cisaillement entre 1 et 2% dans le dépôt argileux et certainement sa rupture. La surface de rupture observée dans l’analyse dynamique est représentative de la surface de rupture réelle. Des recommandations générales suite à l’étude de ce cas et aussi de 12 autres cas de rupture survenus suite à des travaux de sautage sont présentées dans la conclusion de cette thèse. / A landslide occurred in sensitive clay materials at the village of La Romaine following rock blasting activities. The study of this sliding case has led to several questions, especially whether blasting vibrations can be a trigger for landslides in sensitive clays. This doctoral project began like this, and was intended to answer the question, what caused the rupture at La Romaine site? The site was first investigated by in situ tests as well as laboratory tests. A first investigation campaign was carried out in 2009. The materials and the surface rupture were well characterized during this campaign. Limit equilibrium analyzes were performed with the Slope/W software, and the security coefficients (S.C.) obtained were greater than unity prior to the blasting events, which means that the slope was stable before blasting. A second investigation campaign involving large diameter sampling and seismic piezocone was carried out in 2012. Laboratory tests were carried out (triaxial test, monotonic and cyclic DSS, resonance column tests) to characterize dynamic properties of the deposit, with the aim of dynamic analysis with a finite difference software. A blasting simulation method has been developed to simulate multi-hole blasting, and this method has been validated by a second case study, Eastmain-1. The results obtained from this simulation are consistent with the data collected in the field. The dynamic analysis of La Romaine case showed that the estimated vibrations that occurred during the blasting are important (about 500 mm/s), which led to shear deformations between 1 and 2% in the clay deposit. The failure surface observed in the dynamic analysis is representative of the actual failure surface. General recommendations following the study of this case and also 12 other cases of rupture that occurred after blasting work are presented in the conclusion of this thesis

Cette thèse porte sur l'importance de deux contraintes posturales soit la posture et l'obésité. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'impact de ces contraintes sur le contrôle de l'équilibre postural et le contrôle d'un mouvement de pointage nécessitant vitesse et précision. Ainsi, cinq grands thèmes ont été abordés dans cette thèse. La première étude porte sur l'influence du poids corporel sur la stabilité posturale. La deuxième étude porte sur l'influence d'une perte de poids sur la stabilité posturale. La troisième étude porte sur l'influence d'une modification du contrôle de l'équilibre créée par l'adoption d'une configuration posturale plus ou moins stable sur la production de mouvements de pointage rapide et précis. La quatrième étude porte sur l'effet de la diminution de stabilité posturale observée chez des individus souffrant d'obésité lors de l'exécution d'un mouvement de pointage rapide et précis. Finalement, la dernière étude porte sur les améliorations possibles que pourraient entraîner une perte de poids sur un mouvement de pointage rapide et précis effectué dans différents contextes de stabilité posturale. L'objectif de la première étude était d'évaluer l'effet du poids corporel sur la stabilité posturale. Pour réaliser cet objectif, 59 hommes avec des indices de masse corporelle variant entre 17.4 et 63.8 kg/m ont été évalués dans une tâche de posture statique à l'aide d'une plateforme de force. Les participants à cette étude étaient testés en condition yeux ouverts et yeux fermés. En vision, l'analyse de régression multiple a montré que le poids corporel était responsable de 52% de la variance associée à la stabilité posturale. Sans la vision ce pourcentage était de 54%. Ces résultats suggèrent que le poids corporel est un indicateur majeur de la stabilité posturale et que les individus plus lourds sont moins stables et plus à risque de chuter. L'objectif de la deuxième étude était d'investiguer l'effet d'une perte de poids chez des individus obèses et obèses morbides. Dans cette étude la stabilité posturale a été évaluée avant et après une perte de poids à l'aide d'une plate forme de force. Suite à la perte de poids une amélioration de pratiquement tous les paramètres posturaux a été observée. De plus, une forte relation entre la quantité de poids perdue et les améliorations posturales a été notée. En résumé, les résultats de cette étude montrent que la perte de poids améliore la stabilité posturale et cette amélioration est fonction de la quantité de poids perdue. L'objectif de la troisième étude était d'examiner l'interaction entre le contrôle de l'équilibre postural et l'exécution d'un mouvement de pointage. Afin de d'évaluer l'effet du contrôle de l'équilibre postural, les sujets devaient pointer à une cible en posture assise ou en posture debout. Différentes largeurs de cible ont été utilisées afin de varier la difficulté de la tâche (0.5, 1.0, 2.5, et 5.0 cm). Les résultats de cette étude montrent que lorsque les sujets pointent à la plus petite cible, l'augmentation du temps de mouvement est plus importante en posture debout qu'en posture assise. Ce résultat suggère que le degré de difficulté de la tâche ne peut pas être uniquement déterminé par la largeur de la cible. Comparativement à la posture assise, la tâche de pointage en posture debout crée une contrainte supplémentaire lorsque le degré de précision requis est grand (la plus petite cible). L'objectif de la quatrième étude consistait à examiner si l'obésité par une contrainte posturale additionnelle pourrait limiter la relation vitesse-précision avec laquelle un mouvement du membre supérieur peut être accompli. Dans cette étude, la tâche de pointage était effectuée uniquement en posture debout. Huit sujets ayant un indice de masse corporelle normal (IMC) (IMC entre 20.9 et 25 kg/m2 ) et neuf sujets obèses en santé (IMC entre 30.5 et 48.6 kg/m2 ) devaient pointer en position debout à une cible située face à eux. Différentes largeurs de cible étaient utilisées afin de varier la difficulté de la tâche (0.5, 1.0, 2.5, et 5.0 cm). Conformément à la relation vitesse-précision, les deux groupes ont montré une augmentation du temps de mouvement avec la diminution de la largeur de la cible. Toutefois, l'augmentation du temps de mouvement est plus grande pour les sujets obèses que ceux avec un IMC normal pour les deux cibles les plus petites. Les temps de mouvements pour atteindre ces deux cibles étaient en moyenne 115 et 145 ms plus lent pour le groupe obèse. Ces résultats suggèrent que l'obésité impose une contrainte posturale additionnelle qui limite la vitesse à laquelle un mouvement de pointage précis peut être réalisé. Pour terminer, l'objectif de la cinquième étude est d'examiner si une perte de poids chez des sujets obèses permet l'amélioration de la relation vitesse-précision lors d'un mouvement de pointage. Dans cette étude, la tâche étaient effectuée en posture assise et debout. Dix sujets obèses ont exécuté des mouvements de pointage dans deux postures différentes. Différentes largeurs de cible étaient utilisées afin de varier la difficulté de la tâche (0.5, 1.0, 2.5, et 5.0 cm). L'ensemble des sujets fut évalué avant et après un programme de perte de poids. Avant la perte de poids, le temps de mouvement et la durée de la phase de décélération étaient plus longs lorsque les sujets pointaient en posture debout qu'en posture assise. Après la perte de poids, les sujets montraient un temps de mouvement et une durée de la phase de décélération similaires pour les deux postures. Suite à la perte de poids, la performance dans la tâche de pointage en posture debout s'est améliorée. Cette amélioration de la performance résulterait probablement de l'augmentation de la stabilité posturale permettant un meilleur contrôle lors de l'exécution du mouvement. En conclusion, en comparant des mouvements de pointage nécessitant vitesse et précision effectués en posture assise ou posture debout, on remarque que le contrôle postural, plus important en posture debout, ajoute une contrainte supplémentaire l'exécution du mouvement focal. Toutefois, cette différence est notable seulement lorsque la difficulté de la tâche de pointage est élevée (index de difficulté de 6.9). De plus, l'obésité, par son effet sur le contrôle de l'équilibre postural, ajoute également une contrainte sur la performance d'un mouvement de pointage nécessitant vitesse et précision. En effet, les temps de mouvement sont plus longs pour les sujets obèses que ceux de poids normal suggérant que l'obésité ajoute une contrainte posturale qui limite la vitesse à laquelle un mouvement précis peut être effectué. Suite à un programme de perte de poids, une amélioration dans la performance d'un mouvement de pointage en posture debout est observée. L'augmentation de la stabilité posturale qui est amenée par la perte de poids favoriserait un meilleur contrôle lors de l'exécution du mouvement. Ces résultats renforcent l'importance de la perte de poids chez les individus obèses ou avec un surplus de poids afin de réduire les risques potentiels de blessures au travail impliquant le contrôle de l'équilibre postural et la production de mouvements du membre supérieur. Hypothétiquement, les individus obèses pourraient être plus à risque de se blesser lorsqu'ils exécutent en posture debout des mouvements de pointage qui nécessitent vitesse et un haut degré de précision. / This thesis sought to examine if obesity and posture impose an additional balance control constraint limiting the speed and accuracy of an upper limb goal-directed movement. In the fïrst study, the aim was to détermine the contribution of body weight to predict balance stability. In the second study, the objective was to investigate the effect of weight loss on balance control in obese and morbid obese men. In a longitudinal and clinical intervention study, postural stability was measured with a force platform before and after weight loss in men. In the third study, we examined the interaction between the control of posture and an aiming movement by having subjects reaching target from a seated or a standing position. In the fourth study, based on our fïrst two researches we examined the potentially négative impact of obesity on the control of upper limb movements by comparing obese to normal weight individuals when pointing to targets of various sizes from a standing'posture. Finally, we examined if a weight loss program could improve the speed and accuracy of goal-directed aiming movements of obese individuals and compared their performance when movements were produced from a seated or upright posture. In the fïrst study the aim was to détermine the contribution of body weight to predict balance stability. The balance stability of 59 maie subjects with BMI ranging from 17.4 to 63.8 kg/m2 was assessed using a force platform. The subjects were tested with and without vision. A stepwise multiple régression analysis was used to détermine the independent effect of body weight, âge, body height and foot length on balance stability (Le., mean speed of the center of foot pressure). With vision, the stepwise multiple régression revealed that body weight accounted for 52% of the variance of balance stability. The addition of âge contributed a further 3% to explain balance control. Without vision, body weight accounted for 54% of the variance and the addition of âge and body height added a further 8% and 1% to explain the total variance, respectively. The final model explained 63% of the variance. A decrease in balance stability is strongly correlated to an increase in body weight. In the second study, the objective was to investigate the effect of weight loss on balance control in obese and morbid obese men. In a longitudinal and clinical intervention study, postural stability was measured with a force platform before and after weight loss in men. Weight loss was obtained in obese men (mean body mass index (BMI) = 33.0 kg/m2) by hypocaloric diet until resistance and in morbid obese men (mean BMI = 50.5 kg/m2) by bariatric surgery. Morbid obese men were tested before surgery, and 3 and 12 months after surgery when they had lost 20 and nearly 50% of initial body weight, respectively. Normal weight individuals (mean BMI = 22.7 kg/m2) were tested twice within a 6- to 12-month period to serve as control. Weight loss averaged 12.3 kg after dieting and 71.3 kg after surgery. Body weight remained unchanged in the control group. After weight loss, nearly ail measures of postural stability were improved with and without vision (i.e., CP speed and range in antero-posterior and medio-lateral axes). A strong linear relationship was observed between weight loss and improvement in balance control measured from CP speed (adjusted R2 = 0.65, P<0.001). Weight loss improves balance control in obese men and the extent of the improvement is directly related to the amount of weight loss. In the third study we examined the interaction between the control of posture and an aiming movement. Balance control was varied by having subjects aim at a target from a seated or a standing position. The difficulty of the task was varied by using different target sizes (0.5, 1.0, 2.5 and 5.0cm width). For the smallest target width, the increased MT was greater when subjects were standing than when they were seated suggesting that the difficulty of the aiming task could not be determined solely by the target size. Compared to a seated position, aiming from a standing position added constraints on the movement but only when the accuracy requirements were important (smaller target). The fourth study sought to examine if obesity imposes an additional balance control constraint limiting the speed and accuracy with which an upper limb goal-directed movement performed from an upright standing position can be executed. Eight healthy lean subjects (body mass index (BMI) between 20.9 and 25.0 kg/m2) and nine healthy obese subjects (BMI between 30.5 and 48.6 kg/m2) pointed to a target located in front of them from an upright standing posture. The difficulty of the task was varied by using different target sizes (0.5, 1.0, 2.5 and 5.0cm width). For both groups, MT increased with a decreasing target size. Compared to the normal BMI group, this effect was exacerbated for the obese group. For the two smallest targets, movements were on average 115 and 145 ms slower for the obese than for the normal BMI group suggesting that obesity added a balance constraint and limited the speed with which an accurate movement could be done. Based on the previous results, in the fifth study, we examined if a weight loss program could improve the speed and accuracy of goal-directed aiming movements of obese individuals. Ten obese subjects performed aiming movements from two different postures, standing and seated. Ail participants were evaluated before and after a weight loss program when they were experiencing resistance to weight loss (resistance). Before weight loss, movement times and the duration of declaration phases were longer when subjects were standing than when they were seated. This effect vanished after weight loss and subjects showed declaration phases of similar durations for both postural conditions. After the weight loss program, there was an improvement of goal-directed aiming movements performed from a standing posture (i.e., movement time decreased). In conclusion, a decrease in balance stability is strongly correlated to an increase in body weight. Weight loss improves balance control in obese men and the extent of the improvement is directly related to the amount of weight loss. Compared to a seated position, aiming from a standing position adds constraints on upper limb goal-directed movements but only when the accuracy requirements are important. Similarly, obesity, presumably because of its effects on the control of balance, also imposes constraints on goal-directed movements. Movements are slower for the obese than for the normal weight group suggesting that obesity added a balance constraint and limited the speed with which an accurate movement could be performed. After a weight loss program, there is an improvement of goal-directed aiming movements executed from a standing posture. This improvement presumably resulted from a more stable postural platform allowing a better control of the upper-limb movements. These results strengthen the importance of weight loss for health benefits and possibly to reduce work-related injuries involving balance control during standing and upper arm movements. Obese individual could be at greater risk of injury when, from a standing position, they perform an aiming task requiring a high degree of accuracy and speed.