Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2000. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Le projet de recherche a été réalisé dans le but premier de mettre à niveau, d'adapter et de rendre opérationnelle la méthode de Newmark pour les types de barrages et les types de séismes habituellement rencontrés au Québec. Pour ce faire, une Banque de Signaux Sismiques pour l'Est du Canada (BDSSEC), contenant 451 accélérogrammes, a été produite de même qu'un code de calcul permettant de calculer les déplacements permanents, par double intégration numérique, selon la méthode de Newmark. À partir d'analyses statistiques, des modèles prédictifs applicables au contexte sismologique de l'Est canadien ont été développés en considérant un comportement rigide-plastique (méthode dite du "bloc rigide") et un comportement viscoélastique linéaire équivalent (méthode dite "flexible"). La comparaison entre le nouveau modèle rigide-plastique pour l'Est avec ceux existants développés à partir de signaux de l'Ouest américain a montré que les déplacements permanents évalués pour l'Est peuvent être significativement inférieurs à ceux de l'Ouest pour des magnitudes et des distances épicentrales comparables compte tenu de leur contenu fréquentiel plus fort en hautes fréquences. Le modèle prédictif flexible a montré qu'il pouvait prédire des déplacements permanents du même ordre de grandeur que Makdisi et Seed (1977) et de Rathje et Antonakos (2011). Les déplacements permanents sont amplifiés par la méthode flexible comparativement à la méthode rigide principalement lorsque le ratio entre la période prédominante de l'ouvrage et la période moyenne de la sollicitation se situe autour de 1. Le second but consistait à tester l'applicabilité de la méthode du bruit de fond ambiant (H/V) comme outil expérimental pour estimer la période prédominante des barrages en remblai et en enrochement (Tp). Les études comparatives ont montré, de façon générale, une bonne concordance entre les calculs analytiques et les mesures expérimentales tant et aussi longtemps que les hypothèses à la base des modèles sont respectées.

Les dômes en treillis sont utilisés dans la construction de stades et d'aéroports pour accueillir un grand nombre de personnes. Ces structures entrent dans la catégorie d'importance sismique élevée car elles servent d'abris en cas d'événement sismique. Il existe des informations basées sur la recherche concernant la performance sismique des dômes ; cependant, l'application pratique de ces informations pour la conception reste un défi de taille. Essentiellement, il n'y a pas de directives établies pour la conception sismique des dômes. L'utilisation d'alliages d'aluminium peut présenter une solution efficace pour les dômes exposés à des environnements agressifs tels que les installations de stockage de produits chimiques, les dômes couvrant de grands espaces tels que les stades, et pour les dômes où des formes extrudées spécialisées peuvent faciliter les connexions efficaces entre les éléments structurels. La préférence pour ce matériau s'explique par sa durabilité, son faible rapport résistance/poids et son extrudabilité. Cependant, les alliages d'aluminium sont également connus pour être plus susceptibles à la rupture par fatigue oligocyclique. La fatigue oligocyclique peut conduire à la rupture d'un élément structurel sous l'effet de cycles de déformation induits par un tremblement de terre. La vulnérabilité des dômes en aluminium aux mouvements du sol dus aux tremblements de terre peut être affectée par la résistance à la fatigue oligocyclique du matériau. Cette étude de recherche évalue la performance sismique et la vulnérabilité sismique d'un dôme en treillis en alliage d'aluminium, en comparaison avec un dôme en treillis en acier. La vulnérabilité sismique des dômes en aluminium et en acier sous la même charge de gravité est comparée en développant des fonctions de fragilité basées sur des analyses dynamiques incrémentales. Pour les analyses dynamiques incrémentales, une suite de onze mouvements de sol non échelonnés avec une accélération maximale du sol allant de 0,2 g à 0,82 g, a été considérée. Il a été observé que les caractéristiques modales des deux dômes étaient similaires. Il n'y avait pas de déformation plastique dans les deux dômes soumis à la suite sélectionnée de mouvements de sol non échelonnés. Cependant, il y avait des déformations plastiques dans les deux dômes soumis à la suite de mouvements du sol mis à l'échelle à des intensités sismiques plus élevées. Les dômes en aluminium ont subi un déplacement deux fois plus important que le dôme en acier pour toutes les intensités sismiques considérées. Les résultats ont montré que la rupture par fatigue est attendue dans les dômes en aluminium qui sont soumis à des tremblements de terre sévères, avec une accélération spectrale supérieure à 1,5 g. Il a également été observé que le dôme en aluminium démontré une bonne résistance sismique pour les intensités de mouvement du sol représentatives du spectre de conception de l'Ouest du Canada, en particulier Vancouver, BC. / Lattice domes are used to construct stadiums and airports that accommodate many people. These structures fit into the high seismic importance category because they serve as shelters during seismic events. Information based on research regarding the seismic performance of domes exists; however, the practical application of this information for design remains a daunting challenge. Essentially, there are no established guidelines for the seismic design of domes. The use of aluminium alloys may present an effective solution for domes exposed to aggressive environments such as chemical storage facilities, domes covering large spaces such as stadiums, and for domes where specialized extruded shapes may facilitate efficient connections between structural elements. The preference for this material is due to its durability, low strength-to-weight ratio and extrudability. However, aluminium alloys are also known to be more susceptible to failure under low-cycle fatigue. Low cycle fatigue may lead to the rupture of a structural member under earthquake-induced strain cycles. The vulnerability of aluminium domes under earthquake ground motions may be affected by the low cycle fatigue resistance of the material. This research study assesses the seismic performance and seismic vulnerability of an aluminium lattice dome compared to a steel lattice dome. The seismic vulnerability of aluminium and steel domes under the same gravity load are compared by developing fragility functions based on incremental dynamic analyses. For the incremental dynamic analyses, a suite of eleven unscaled ground motions with peak ground acceleration ranging from 0.2 g and 0.82 g was considered. It was observed that the modal characteristics of both domes were similar. There was no plastic deformation in both domes subjected to the selected suite of unscaled ground motions. However, there were plastic deformations in both domes subjected to the suite of ground motions scaled to higher seismic intensities. The aluminium domes experienced twice as much displacement as the steel dome for all seismic intensities considered. The results also showed that fatigue failure is expected in aluminium domes subjected to severe earthquakes, with a spectral acceleration greater than 1.5 g. It was also observed that the aluminium dome showed a good seismic resistance for ground motion intensities representative of the design spectrum of western Canada, particularly Vancouver, BC.

Le comportement nonlinéaire des sols observé lors des mouvements sismiques forts est maintenant bien admis et le déploiement des puits accélérométriques a permis des analyses détaillées de la propagation des ondes ainsi qu'une évaluation quantitative des paramètres physiques tels que la vitesse de cisaillement et de compression des ondes et les facteurs d'amortissements en fonction de la déformation. En dépit du nombre grandissant d'études sur ce phénomène, sa connaissance est encore récente et les recherches sur les données de puits accélérométriques restent une étape importante vers la compréhension du comportement complexe in-situ des sédiments soumis à des mouvements sismiques forts.L'objectif de ces travaux est triple. Premièrement, un code d'inversion par algorithme génétique est développé afin d'inverser des données de puits accélérométriques via la théorie des matrices de propagation de Thomson-Haskell. Cette technique nous permet dans un premier temps de valider la structure en une dimension (1D) (e.g., vitesse des ondes de cisaillement, facteurs d' amortissements) d'un puits accélérométrique dans le domaine linéaire et dans un second temps de mettre en évidence de manière quantitative le comportement nonlinéaire des sédiments lors du séisme de Fukuoka, 2005, Japon. Deuxièmement, les résultats de l'inversion sont utilisés pour tester des lois de comportement simples et avancées en utilisant la Méthode des éléments Finis. Les résultats montrent clairement que l'hypothèse bi-linéaire de la loi de comportement simple produit des séries temporelles non réalistes en vitesse et en accélération. L'utilisation d'une loi de comportement avancée mène à de meilleurs résultats, cependant, le nombre de paramètres ajustables pour obtenir des résultats consistants avec l'observation est un obstable inévitable. Troisièmement, afin d'étendre l'étude des effets de site à des dimensions supérieures, des codes 2D et 3D de la Méthode en éléments Spectraux sont développés et validés en comparant leurs résultats dans le domaine linéaire avec ceux obtenus théoriquement ou via d'autres méthodes numériques.

Cette thèse présente des résultats basés sur les mesures d'ondes réalisées par le satellite DEMETER. Ce satellite français a été exploité entre les années 2004 et 2010 à l'altitude de ~660 km. Nous nous sommes concentrés sur les mesures des ondes électromagnétiques et de la densité du plasma au voisinage des tremblements de terre imminents .Dans la première partie, nous présentons une étude des variations de la densité du plasma dans le voisinage d'un tremblement de terre très puissant au Chili ( Mω 8.8) qui a eu lieu le 27 Février 2010. Les données enregistrées avant le choc principal le long des orbites proches de l'épicentre ont montré des augmentations de densité du plasma. Dans une deuxième étape, une analyse statistique a été effectuée en utilisant 4 ans de données pour suivre les variations saisonnières de densité. Cette étude montre qu'une augmentation forte de la densité du plasma est très rare dans cette région à l'époque du séisme. Dans la deuxième partie, une étude statistique (~6,5 ans) des variations de l'intensité des ondes TBF est montrée. Nous avons analysé toutes les données mesurées disponibles à proximité (en temps et en distance) de grands séismes (M> ou = 5). Les données relatives à plus de 12000 tremblements de terre ont été comparées avec une distribution de référence non perturbée. Nous confirmons les résultats déjà rapportés de la diminution statistiquement significative de l'intensité des ondes à des fréquences de l'ordre de ~1,7 kHz. Cet effet semble être lié à une diminution de la limite inférieure de l'ionosphére qui affecte les ondes TBF qui se propagent dans le guide Terre-ionosphère. / This thesis presents results based on wave measurements performed by the DEMETER spacecraft. This French spacecraft was operating between 2004 and 2010 at the altitude of ~660 km. We focus on measurements of the electromagnetic waves and plasma density in the vicinity of imminent earthquakes. In a first part, we present a study of plasma density variations in the vicinity of a very powerful earthquake in Chile ( Mω 8.8) which occurred on February 27, 2010. Data recorded before the main shock along orbits close to the future epicenter showed increasing plasma densities. In a second step, a statistical analysis using 4 years of data to monitor density variations under similar conditions has been performed. This study shows that a large increase of the plasma density is very uncommon at this location and at this time. In a second part, a statistical study (~6.5 years) of variations of VLF wave intensity is shown. We have analyzed all available data measured close (in time and in distance) to large earthquakes (M> ou = 5). Data related to more than 12000 earthquakes have been compared with an unperturbed background distribution. We confirm the previously reported results of a statistically significant decrease of the wave intensity at frequencies of about ~1.7kHz. This effect seems to be related to a decrease of the lower ionospheric boundary which affects the VLF waves propagating in the Earth-ionosphere waveguide.

Pas de résumé / This thesis consists in two separate parts: one on subcritical fracture experiments, and another one on earthquake statistics. The dynamics of these processes was mainly studied through their scale invariant dynamics, reflected in power law distri- butions of event sizes and times between events. The analyses focuses particularly on the variation of their exponent values and the origins of these variations. Subcritical fracture was studied by two experimental set-ups: creep experiments on paper, and constant-strain fracture of fibre bundles. Paper fracture has been studied in our group for more than 10 years now by visually observing the propaga- tion of the crack. We added acoustic emission monitoring to the experimental set-up in order to compare it to visualisation. The comparison between low frequency image analysis and the high frequency acoustic monitoring allowed to identify the impor- tance of the frequency of analysis for temporally correlated systems, and acoustic emission monitoring revealed the existence of aftershocks in the dynamics of paper fracture. The fibre bundle experiments concentrate on the temporal distribution of the frac- ture events, which follows an Omori law. We studied the influence of the temperature and stress on its exponent, and compared it with results from fibre bundle model analytical predictions and simulations. Our work on earthquakes was initially motivated by the results obtained on pa- per fracture experiments. Hence it starts by a study of aftershock sequences, their Gutenberg-Richter exponent, and the influence of the frequency of analysis on this exponent. By lowering the frequency of the time-magnitude signal we showed that at low frequencies the exponent of the Gutenberg-Richter law depends on the expo- nent of the Omori law. The last chapter of this thesis is concentrated on the early aftershocks. We in- spected the evolution of the properties of an aftershock sequence with time, and observed differences between aftershock occurring shortly after a mainshock, and late aftershocks. These results can be related to the recent proposition of existence of magnitude correlations in earthquakes

Les bâtiments avec retrait excentré en élévation deviennent de plus en plus populaires, dus à leurs avantages tant pratiques qu’architecturaux. Cependant, la géométrie particulière de ce type de bâtiment dans la direction perpendiculaire au retrait apporte une sensibilité accrue au comportement en torsion. Cette étude vise à élargir les connaissances concernant les effets du niveau et du degré de retrait sur le comportement couplé en translation-torsion des bâtiments avec retrait excentré en élévation dans la direction perpendiculaire au retrait ainsi qu’à évaluer la validité et la pertinence des exigences relativement à la sensibilité à la torsion proposées par les codes du bâtiment et la documentation scientifique. Les résultats suggèrent que la variation du niveau et le degré de retrait, c’est-à-dire la variation de la géométrie des bâtiments avec retrait excentré en élévation, dans la direction perpendiculaire au retrait, influence de manière significative leur comportement ainsi que leur sensibilité à la torsion. Mots-clés : Bâtiment avec retrait excentré en élévation, dynamique des structures, comportement sous sollicitation sismique, comportement couplé en translation-torsion, évaluation des exigences des codes du bâtiment. / Asymmetric setback buildings are becoming increasingly popular because of the architectural and practical advantages they offer. However, the characteristic geometry of this type of building comes, in the direction perpendicular to the setback, with an increased sensitivity to torsional motion. This study is concerned with the growth of the body of knowledge concerning the effects of the level and degree of setback on the coupled translational-torsional behaviour of asymmetric setback buildings in their direction perpendicular to the setback and the assessment of the torsional sensitivity requirements as proposed by the different building codes and the literature. Results suggest that the variation of the level and the degree of setback has a significant effect on the coupled translational-torsional behaviour of asymmetric setback structures in the direction perpendicular to the setback and thus on their sensitivity to torsional behaviour. Keywords : Asymmetric setback buildings, structural dynamics, seismic behaviour, translational-torsional behaviour, code requirements assessment.

Au Canada une méthode de minage fréquemment employée en milieu souterrain est l’extraction par chambre ouverte. Cela est attribuable aux hauts rendements et faibles coûts qu’elle engendre. La capacité de concevoir une chambre ouverte qui est stable est critique pour la rentabilité de l’opération. Pour ce faire, des outils empiriques, tels que les abaques de stabilité, ont été développés et améliorés afin de prédire la stabilité des chantiers et les volumes de bris hors-profil. Malheureusement, ces abaques ne s’appliquent pas à tous les contextes miniers, notamment les mines profondes. Par exemple, les excavations sujettes à la sismicité ne sont pas prises en compte par l’analyse empirique standard des chantiers. Les mines profondes et sismiquement actives se retrouvent sans outils empiriques de conception des chantiers adéquats et les variables influençant la performance de chantiers ne sont pas bien définies. L’objectif général de ce mémoire est de développer une meilleure compréhension de la performance des chantiers en grande profondeur et sujets à la sismicité en identifiant les variables contrôlant la stabilité des chantiers, afin de pouvoir maximiser la sécurité et la rentabilité pour cette méthode d’exploitation. Une base de données de chantiers fut créée intégrant les données provenant du cas d’étude, soit la mine LaRonde. Elle comprend des variables géométriques, géomécaniques, opérationnelles et sismiques. Pour évaluer les performances d’un chantier (c’est-à-dire, les volumes de bris hors-profil), une réconciliation entre les géométries du chantier conçu et miné a été effectuée pour le chantier dans son ensemble et pour chaque surface le constituant. Des méthodes statistiques univariées, bivariées et multivariées ont servi à identifier les variables critiques. Les résultats de l’analyse univariée ont montré que le sur-bris (OB) pour l’éponte supérieure de chantiers primaires de type A (miné contre l’éponte supérieure du corps minéralisé) et le sous-bris (UB) pour les murs Est et Ouest de chantiers primaires de type B (miné contre l’éponte inférieure du corps minéralisé) sont les paramètres critiques de sous-performance pour le cas d’étude. Une analyse bivariée a montré les tendances reliant l’OB aux événements sismiques mesurés sur l’échelle Richter, à la désignation de la qualité de la roche (RQD), à la durée de vie du chantier et à la distribution spatiale de ces chantiers. Des tendances ont également été trouvées liant l’UB au volume planifié et à la distance entre les trous de forage et le mur du chantier. Les résultats des analyses multivariées ont montré des résultats semblables aux analyses bivariées. De plus, ces analyses ont permis de montrer les tendances liant l’OB à la performance des chantiers adjacents et l’UB au nombre de tirs à l’explosif réalisé. Des modèles prédictifs, construits à partir des analyses multivariées, permettent d’obtenir un bon taux de réussite pour quantifier la performance (bris hors profil, OB) des chantiers.

La géométrie et la flexibilité d'un canyon sont les paramètres qui affectent grandement la valeur des périodes naturelles dans les barrages en terre. Le canyon entourant des barrages peut être considéré comme un domaine illimité. Pour prendre en compte ces deux effets, le canyon a été modélisé par SBFEM et le barrage en terre, à géométrie limitée, par FEM. La technique hybride SBFEM-FEM pour l'analyse tridimensionnelle dynamique de l'interaction sol-barrage a été validée avec les résultats disponibles dans la littérature. Comme la matrice de rigidité dynamique du domaine non borné est complexe et dépendante de la fréquence, la méthode classique de superposition de modes n'est pas simple pour le système d'interaction sol-structure. Ainsi, pour obtenir la fréquence propre fondamentale, le barrage a été excité en direction amont-aval. Les périodes naturelles du barrage de terre pour des canyons de formes géométriques et de coefficient de impédance différents ont été obtenues. Ils se sont avérés avoir des effets significatifs sur la période naturelle. Les résultats ont été comparés aux données enregistrées réelles. Il a été constaté que les graphiques proposés dans cette étude peuvent être utilisés par des concepteurs de barrages pour l'estimation des périodes naturelles des barrages en terre dans des canyons de formes et de propriétés matérielles différentes. Plusieurs fonctions d'amplification correspondant à différentes conditions de canyon ont été obtenues en appliquant un déplacement uniforme à la limite du canyon. Une étude approfondie a été réalisée pour examiner les effets de la géométrie et de la flexibilité du canyon sur la réponse en régime permanent du barrage. Ces deux effets ont influencé de manière importante les fonctions d'amplification. Alors que la flexibilité du canyon affecte de manière significative la valeur de la fonction d'amplification maximale, cette valeur ne change pas pour les barrages en terre dans lesquels les canyons ont des formes différentes et la même longueur. De plus, la réponse latérale du barrage de terre dans le domaine temporel a été calculée pour analyser les effets susmentionnés lors d'un tremblement de terre réel. Les fonctions d'amplification proposées ont été utilisées pour comparer les spectres de réponse enregistrés du barrage d'El Infiernillo lors des tremblements de terre de 1966 avec la fonction d'amplification calculée. Un accord raisonnable a été observé entre eux. La méthode linéaire équivalente (EQL) a été implémentée dans le FEM. La technique FEMSBFEM a été étendue pour prendre en compte l'effet du comportement non linéaire des barrages en terre. Il a été observé que le comportement non linéaire affecte grandement la fréquence naturelle, la fonction d'amplification et l'accélération de crête maximale du barrage de terre situé dans les canyons. Les effets de la géométrie et de la flexibilité du canyon sur le comportement non linéaire ont été examinés, et on a vu qu'en augmentant la flexibilité du canyon, l'effet de la non-linéarité était diminué. Le barrage d'El Infiernillo a été modélisé par FEM-SBFEM non linéaire 3D, et une comparaison de la fonction d'amplification de crête obtenue par la méthode proposée avec les données enregistrées montre la précision du FEM-SBFEM non linéaire. / The canyon surrounding a dam can be assumed as an unbounded domain, and the geometry and flexibility of a canyon are parameters that greatly affect the values of natural periods in earth dams. In this thesis, in order to take into account these two effects, canyons are modeled by SBFEM, and earth dams, which have limited geometries, are modeled by FEM. The hybrid FEM-SBFEM technique used for the dynamic three-dimensional analysis of soil-earth dam interactions is validated with results available in the literature. Because the dynamic-stiffness matrix of the unbounded domain is complex and frequency-dependent, the classical mode-superposition method is not straightforward for a soil-structure interaction system, and thus, to obtain their fundamental natural frequencies, the modeled dams were excited in the upstream-downstream direction. The natural periods of earth dams in canyons with different geometries shapes and impedance ratios are obtained, and are found to have significant effects on the dams' natural periods. The results are compared with actual recorded data, and it is found that the graphs put forward in this study may be used by practical engineers for the estimation of natural periods of earth dams in canyons with different shapes and material properties. Several amplification functions corresponding to different canyon conditions are obtained by applying a uniform displacement at the canyons' boundaries. A comprehensive study is performed to examine the effects of canyon geometry and flexibility on the steady-state responses of the dams, and it is found that these two effects significantly influence the amplification functions. While the flexibility of the canyon does affect the maximum amplification function value, this value does not change for earth dams in canyons that have different shapes but the same length. In addition, the lateral responses of earth dams in the time domain are computed in order to analyze the aforementioned effects under an actual earthquake. The proposed amplification functions are used to compare the recorded response spectra of the El Infiernillo dam under the two 1966 earthquakes with the calculated amplification function, and a reasonable agreement is observed between them. The equivalent linear method (EQL) is implemented into the FEM, and the FEM-SBFEM technique is extended in order to take into consideration the effect of earth dams' nonlinear behavior. It is observed that such nonlinear behavior greatly affects the natural frequency, the amplification function, and peak crest acceleration of earth dams located in canyons. The effects of canyon geometry and flexibility on the nonlinear behavior are examined, and it is found that by increasing canyon flexibility, the effect of nonlinearity is decreased. The El Infiernillo dam is modeled by the 3D nonlinear FEM-SBFEM, and comparison of the crest amplification function obtained by the proposed method with the recorded data shows the accuracy of the nonlinear FEM-SBFEM.

La géométrie et la flexibilité d'un canyon sont les paramètres qui affectent grandement la valeur des périodes naturelles dans les barrages en terre. Le canyon entourant des barrages peut être considéré comme un domaine illimité. Pour prendre en compte ces deux effets, le canyon a été modélisé par SBFEM et le barrage en terre, à géométrie limitée, par FEM. La technique hybride SBFEM-FEM pour l'analyse tridimensionnelle dynamique de l'interaction sol-barrage a été validée avec les résultats disponibles dans la littérature. Comme la matrice de rigidité dynamique du domaine non borné est complexe et dépendante de la fréquence, la méthode classique de superposition de modes n'est pas simple pour le système d'interaction sol-structure. Ainsi, pour obtenir la fréquence propre fondamentale, le barrage a été excité en direction amont-aval. Les périodes naturelles du barrage de terre pour des canyons de formes géométriques et de coefficient de impédance différents ont été obtenues. Ils se sont avérés avoir des effets significatifs sur la période naturelle. Les résultats ont été comparés aux données enregistrées réelles. Il a été constaté que les graphiques proposés dans cette étude peuvent être utilisés par des concepteurs de barrages pour l'estimation des périodes naturelles des barrages en terre dans des canyons de formes et de propriétés matérielles différentes. Plusieurs fonctions d'amplification correspondant à différentes conditions de canyon ont été obtenues en appliquant un déplacement uniforme à la limite du canyon. Une étude approfondie a été réalisée pour examiner les effets de la géométrie et de la flexibilité du canyon sur la réponse en régime permanent du barrage. Ces deux effets ont influencé de manière importante les fonctions d'amplification. Alors que la flexibilité du canyon affecte de manière significative la valeur de la fonction d'amplification maximale, cette valeur ne change pas pour les barrages en terre dans lesquels les canyons ont des formes différentes et la même longueur. De plus, la réponse latérale du barrage de terre dans le domaine temporel a été calculée pour analyser les effets susmentionnés lors d'un tremblement de terre réel. Les fonctions d'amplification proposées ont été utilisées pour comparer les spectres de réponse enregistrés du barrage d'El Infiernillo lors des tremblements de terre de 1966 avec la fonction d'amplification calculée. Un accord raisonnable a été observé entre eux. La méthode linéaire équivalente (EQL) a été implémentée dans le FEM. La technique FEMSBFEM a été étendue pour prendre en compte l'effet du comportement non linéaire des barrages en terre. Il a été observé que le comportement non linéaire affecte grandement la fréquence naturelle, la fonction d'amplification et l'accélération de crête maximale du barrage de terre situé dans les canyons. Les effets de la géométrie et de la flexibilité du canyon sur le comportement non linéaire ont été examinés, et on a vu qu'en augmentant la flexibilité du canyon, l'effet de la non-linéarité était diminué. Le barrage d'El Infiernillo a été modélisé par FEM-SBFEM non linéaire 3D, et une comparaison de la fonction d'amplification de crête obtenue par la méthode proposée avec les données enregistrées montre la précision du FEM-SBFEM non linéaire. / The canyon surrounding a dam can be assumed as an unbounded domain, and the geometry and flexibility of a canyon are parameters that greatly affect the values of natural periods in earth dams. In this thesis, in order to take into account these two effects, canyons are modeled by SBFEM, and earth dams, which have limited geometries, are modeled by FEM. The hybrid FEM-SBFEM technique used for the dynamic three-dimensional analysis of soil-earth dam interactions is validated with results available in the literature. Because the dynamic-stiffness matrix of the unbounded domain is complex and frequency-dependent, the classical mode-superposition method is not straightforward for a soil-structure interaction system, and thus, to obtain their fundamental natural frequencies, the modeled dams were excited in the upstream-downstream direction. The natural periods of earth dams in canyons with different geometries shapes and impedance ratios are obtained, and are found to have significant effects on the dams' natural periods. The results are compared with actual recorded data, and it is found that the graphs put forward in this study may be used by practical engineers for the estimation of natural periods of earth dams in canyons with different shapes and material properties. Several amplification functions corresponding to different canyon conditions are obtained by applying a uniform displacement at the canyons' boundaries. A comprehensive study is performed to examine the effects of canyon geometry and flexibility on the steady-state responses of the dams, and it is found that these two effects significantly influence the amplification functions. While the flexibility of the canyon does affect the maximum amplification function value, this value does not change for earth dams in canyons that have different shapes but the same length. In addition, the lateral responses of earth dams in the time domain are computed in order to analyze the aforementioned effects under an actual earthquake. The proposed amplification functions are used to compare the recorded response spectra of the El Infiernillo dam under the two 1966 earthquakes with the calculated amplification function, and a reasonable agreement is observed between them. The equivalent linear method (EQL) is implemented into the FEM, and the FEM-SBFEM technique is extended in order to take into consideration the effect of earth dams' nonlinear behavior. It is observed that such nonlinear behavior greatly affects the natural frequency, the amplification function, and peak crest acceleration of earth dams located in canyons. The effects of canyon geometry and flexibility on the nonlinear behavior are examined, and it is found that by increasing canyon flexibility, the effect of nonlinearity is decreased. The El Infiernillo dam is modeled by the 3D nonlinear FEM-SBFEM, and comparison of the crest amplification function obtained by the proposed method with the recorded data shows the accuracy of the nonlinear FEM-SBFEM.