Une forte exigence de robustesse s’est imposée dans tous les domaines d’application des composants de puissance. Dans ce cadre très contraint, seule une analyse fine des phénomènes liés directement ou indirectement aux défaillances peut garantir une maîtrise de la fiabilité des fonctions assurées par les nouveaux composants de puissance. Cependant, ces phénomènes impliquent des couplages entre des effets électriques, thermiques et mécaniques, rendant leur étude très complexe. Le recours à la modélisation multi-physique bien adaptée s’avère alors déterminant. Dans ce mémoire de thèse, nous proposons une méthodologie de modélisation électrique prenant en compte les effets de la température sur les phénomènes localisés qui initient une défaillance souvent fatale. En prévision de la simulation électrothermique couplée impliquant des transistors MOS de puissance, un modèle électrique thermosensible de ce composant et de sa diode structurelle a été développé. Corrélativement un ensemble de bancs expérimentaux a été mis en œuvre pour l’extraction des paramètres et pour la validation du modèle. Une attention particulière a été accordée à l’étude des phénomènes parasites qui pourraient survenir de manière très localisée suite à une répartition inhomogène de la température et à l’apparition de points chauds. Ainsi les fonctionnements limites en avalanche, avec le déclenchement du transistor bipolaire parasite et de son retournement ont été modélisés. Des bancs spécifiques pour la validation du modèle pour les régimes extrêmes ont été utilisés en prenant des précautions liées à la haute température. Enfin, Le modèle électrique thermosensible complet développé a été utilisé par la société Epsilon ingénierie pour faire des simulations électrothermiques du MOS de puissance en mode d’avalanche en adaptant le logiciel Epsilon-R3D / Strong demand for robustness has emerged in all areas of application of power components.Only a detailed analysis of phenomena related directly or indirectly to failures can ensure thereliability of the functions of the new power components. However, these phenomena involvethe coupling between electrical effects, thermal and mechanical, making their study verycomplex. The use of multi-physics modeling is well suited when determining. In this thesis,we propose a methodology for electrical modeling taking into account the effects of temperatureon the localized phenomena that initiate failure is often fatal. In preparation for thecoupled electro-thermal simulation involving MOS power transistors, an electric thermosensitivemodel of the MOS and its body diode has been developed. Correspondingly a set ofexperimental studies was implemented to extract the parameters and model validation. Particularattention was paid to the study of interference phenomena that could occur in a localizedresponse to an inhomogeneous distribution of temperature and hot spots. Thus the workingslimits avalanche, with the outbreak of parasitic bipolar transistor (snapback) and its reversalwere modeled. Benches specific validations of the model for harsh switching conditions wereused by taking precautions related to high temperature. Finally, the complete thermal electricmodel developed was used by the company “EPSILON Ingénierie” for electro-thermal simulationof power MOS mode Avalanche Software adapting Epsilon-R3D.

This thesis examines the role of rock avalanches in tectonically active terrains including the effects of the deposits on glacier behaviour and their contribution to moraine formation. The chronologies of mountain glacier fluctuations, based on moraine ages, are widely used to infer regional climate change and are often correlated globally. In actively uplifting mountain ranges rock avalanches that travel onto the ablation zone of a glacier can reduce ice-surface melting by insulating the ice. This can cause buried ice to thicken due to slower ablation and can significantly alter the overall glacier mass balance. This glacier response to supraglacial rock avalanche deposits can confound apparent climatic signals extracted from moraine chronologies. This thesis investigates the processes through which rock avalanche deposits may affect glaciers and develops a new technique to identify the presence of rock avalanche debris in glacial moraines. From laboratory experiments on the effects of debris on ice ablation it is demonstrated that the rate of underlying ice ablation is controlled by diurnal cyclicity and is amplified at high altitude and in lower latitudes. The relatively low permeability of rock avalanche sediment in comparison with non-rock avalanche supraglacial debris cover contributes to the suppression of ablation, at least partly because it greatly reduces the advection of heat from rain water to the underlying ice. The laboratory findings are supplemented by field investigations of two recent rock avalanche deposits on glaciers in the Southern Alps of New Zealand. This work demonstrates that the rock avalanche deposits are very thick (10 m at Aoraki/Mt. Cook and 7m at Mt. Beatrice) and almost stopped the ablation of the overlying ice. This resulted in the formation of an ice-platform more than 30 m high. This led to a reduction of the existing negative mass balance of the affected Tasman and Hooker Glaciers. There was little noticeable alteration of the overall glacial regime due to the small scale of the debris covered area (4 and 1% of the ablation zones for the Tasman and Hooker Glaciers, respectively) but there is a significant contribution to supraglacial debris, which is passively transported toward the terminus. A conceptual model of the response of mountain valley glaciers to emplacement of extensive rock avalanche debris on the ablation zone has been proposed for the effect of this type of debris on terminal moraine formation based on enhanced ‘dumping’ of supraglacial sediments. A new technique has been developed to distinguish rock-avalanche-derived sediment from sediment of glacial origin, based on the sedimentary characteristics of the finest fraction. Examination of rock avalanche sediment under the Scanning Electron Microscope showed that finer particles tend to form strong clumps, which comprise many smaller (down to nanometre-scale) clasts, named here ‘agglomerates’. These agglomerates are present in the fine fraction of all examined rock avalanche deposits and absent in known non-rock-avalanche-derived glacial sediments. The agglomerates are characteristics of sediment produced under the high-stress conditions of rock avalanche emplacement and contrast with lower-stress process sub- and en-glacial environments. It is demonstrated that these agglomerates are present in some moraines in the Southern Alps of New Zealand that have been attributed to climate fluctuation. Consequently, this technique has the potential to resolve long-standing arguments about the role of rock avalanches in moraine formation, and to enhance the use of moraines in palaeoclimatological studies.

De nombreuses applications en sciences nucléaires bénéficieraient d’un détecteur possédant une précision temporelle de 10 ps largeur à mi-hauteur à la mesure d’un photon unique. Par exemple, le projet de Time-Imaging Calorimeter en cours de conception au CERN requiert un détecteur possédant une telle précision temporelle afin de mesurer le temps de vol (TDV) et la trajectoire des particules émises lors des collisions dans les expériences du Large Hadron Collider (LHC), ce qui permet d’identifier ces dites particules. De plus, un détecteur possédant une précision temporelle de l’ordre de 10 ps permettra la mitigation de l’empilement des événements. Un second exemple est la tomographie d’émission par positrons (TEP), une modalité d’imagerie médicale non-invasive qui mesure la distribution d’un traceur radioactif afin d’étudier et détecter le cancer. Dans le but de développer un scanner TEP temps réel, le groupe de recherche en appareillage médical de Sherbrooke (GRAMS) travaille sur l’intégration de la mesure du TDV de l’interaction TEP. Les meilleures performances actuelles des détecteurs TEP se situent aux alentours de 150 ps, ce qui n’est pas suffisant pour intégrer le TDV dans un scanner TEP préclinique. Cette mesure exige une résolution temporelle TEP de l’ordre de 10 ps. La solution proposée par le GRAMS est de développer un module de comptage monophotonique (MCMP) 3D qui est composé d’une matrice de photodiodes avalanches monophotoniques (PAMP) reliée par des interconnexions verticales (TSV) à une matrice de circuits de lecture composée d’un circuit d’étouffement et d’un convertisseur temps-numérique. Ce détecteur permet donc de mesurer précisément le temps d’arrivée de chaque photon détecté. Ce document présente la conception du circuit d’étouffement réalisé en technologie CMOS 65 nm de TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) intégré à chaque pixel de 50 × 50 µm2 dans un MCMP 3D. Afin de répondre au besoin de précision temporelle de 10 ps dans un détecteur 3D, le circuit proposé est un circuit d’étouffement passif avec une recharge active possédant un amplificateur opérationnel en boucle ouverte à titre de comparateur de tension. L’amplificateur opérationnel utilisé possède un seuil ajustable de 0 à 2,5 V afin d’être en mesure d’évaluer le seuil optimal pour la mesure de gigue temporelle avec une PAMP. La taille finale du circuit d’étouffement est de 18 × 30 µm2 incluant l’amplificateur qui est d’une taille de 13 × 8 µm2, ce qui représente respectivement environ 22% et 4% de la taille totale du pixel. Le circuit d’étouffement possède une gigue temporelle de 4 ps largeur à mi-hauteur (LMH). Les résultats obtenus prouvent qu’il est possible d’intégrer de l’électronique de lecture de PAMP dans un MCMP 3D possédant des performances temporelles sous les 10 ps.

La mesure de distance et la détection d'objets sont devenues essentielles dans de nombreux domaines tels que l'automobile ou la robotique, les applications médicales, les procédés industriels et agricoles, les systèmes de surveillance et de sécurité, etc. Dans le but d'améliorer les performances des dispositifs de télémétrie laser en terme de bruit et de diaphonie, une technique hétérodyne par mélange optoélectronique doit être utilisée. Par ailleurs, l'aspect système embarqué nécessite une réduction de l'encombrement et de la consommation à performances égales. L'intégration de mélangeurs optoélectroniques en technologie CMOS apporte donc une solution optimale à cette approche grâce à ses multiples avantages (intégration du circuit d'instrumentation sur la même puce, modèles bien connus, coût raisonnable, performances élevées,…). Ainsi cette thèse traitera de l'étude de mélangeurs optoélectroniques en technologie CMOS pour la télémétrie embarquée haute résolution. Le premier chapitre de ce manuscrit présente les diverses technique de mesure de distance par télémétrie laser par et justifie le choix de la télémétrie laser par déphasage ainsi que le gain en performances lié à l'hétérodynage. Le second chapitre décrit les mélangeurs électriques et optoélectroniques ainsi que les propriétés nécessaires à leur réalisation. Quelques photodétecteurs y sont présentés au vu de la possibilité de les utiliser en mélangeurs optoélectroniques et d'une intégration potentielle en technologie CMOS. Les principales contraintes liées à l'intégration en technologie CMOS de photocapteurs utilisables en mélangeurs optoélectroniques, sont exposés dans la troisième partie. Les travaux de conception et d'optimisation des structures ainsi que les phases de simulations et de test y sont détaillés. Enfin, pour valider expérimentalement les études précédentes, le dernier chapitre présente la conception d'une chaîne de mesure multivoies pour une tête de photoréception CMOS matricée pour un télémètre laser embarqué haute résolution. / Distance measurement and object detection has become essential in many fields such as automotive and robotics, medical applications, industrial processes and farming systems, surveillance and security, etc.. In order to improve the performance of laser ranging devices in terms of noise and crosstalk, an optoelectronic heterodyne technique of mixing should be used. Moreover, the aspect of embedded system requires a reduction in the size and power consumption for the same performance. The integration of optoelectronic mixers in CMOS technology will provide an optimal solution to this approach through its many advantages (integrated instrumentation circuit on the same chip, well-known models, reasonable cost, high performance, ...). Thus this thesis will focus on the study of optoelectronic mixers in CMOS technology for high resolution, embedded laser range finding systems. The first chapter of this thesis discusses the various technique of distance measurement by laser ranging and justifies the choice of phase shift technique and the gain in performance related to heterodyning. The second chapter describes the electrical and optoelectronic mixers and the properties needed to develop them. Some photodetectors are presented given the opportunity to use optoelectronic mixers and a potential integration with CMOS technology. The main constraints to the integration of CMOS photosensors used in optoelectronic mixers are set out in Part III. The work of design and optimization of structures and phases of simulations and testing are detailed. Finally, to experimentally confirm the earlier studies, the final chapter presents the design of a measuring head for a multichannel photoreceptor CMOS for a high resolution laser range finder.

Nous étudions expérimentalement l'effondrement d'une colonne granulaire dans un liquide visqueux. Contrairement au cas sec, la morphologie des dépôts n'est principalement plus contrôlée par le rapport d'aspect initial du tas mais par la fraction volumique initiale de la masse granulaire. Deux régimes différents sont identifiés selon l'empilement initial. L'empilement lâche donne lieu à des dépôts minces et longs et la dynamique est rapide. Une surpression du liquide est mesurée sous de la colonne. Pour l'empilement dense, l'étalement final est deux fois moindre, le mouvement est lent et une dépression interstitielle est mesurée. Ces observations suggèrent que la dynamique de l'effondrement granulaire dans un fluide est fortement affectée par le comportement de la dilatance du milieu granulaire.Nous développons ensuite un modèle théorique basé sur des équations diphasiques moyennées dans l’épaisseur prenant en compte les mécanismes de dilatance. L’étude dimensionnelle de notre modèle permet de montrer que l’effondrement d’une colonne est contrôlé par trois paramètres sans dimension : le rapport d’aspect de la colonne, la fraction volumique initiale, et le nombre de grains dans l’épaisseur. On montre également que le temps caractéristique met en compétition le frottement visqueux et la gravité.De ce modèle, nous développons un algorithme de résolution lagrangien. Cette approche, grossière mais robuste, permet d’implanter s sans trop de difficulté. Le code est validé sur des configurations simples sur plan incliné avant de simuler l’effondrement de colonnes granulaires immergées dans la même gamme de paramètres que nos expériences. / Nous étudions expérimentalement l'effondrement d'une colonne granulaire dans un liquide visqueux. Contrairement au cas sec, la morphologie des dépôts n'est principalement plus contrôlée par le rapport d'aspect initial du tas mais par la fraction volumique initiale de la masse granulaire. Deux régimes différents sont identifiés selon l'empilement initial. L'empilement lâche donne lieu à des dépôts minces et longs et la dynamique est rapide. Une surpression du liquide est mesurée sous de la colonne. Pour l'empilement dense, l'étalement final est deux fois moindre, le mouvement est lent et une dépression interstitielle est mesurée. Ces observations suggèrent que la dynamique de l'effondrement granulaire dans un fluide est fortement affectée par le comportement de la dilatance du milieu granulaire.Nous développons ensuite un modèle théorique basé sur des équations diphasiques moyennées dans l’épaisseur prenant en compte les mécanismes de dilatance. L’étude dimensionnelle de notre modèle permet de montrer que l’effondrement d’une colonne est contrôlé par trois paramètres sans dimension : le rapport d’aspect de la colonne, la fraction volumique initiale, et le nombre de grains dans l’épaisseur. On montre également que le temps caractéristique met en compétition le frottement visqueux et la gravité.De ce modèle, nous développons un algorithme de résolution lagrangien. Cette approche, grossière mais robuste, permet d’implanter s sans trop de difficulté. Le code est validé sur des configurations simples sur plan incliné avant de simuler l’effondrement de colonnes granulaires immergées dans la même gamme de paramètres que nos expériences.

Denna forskningsansats undersöker genomförbarheten i att prediktera lavinfara med hjälp av ma-skininlärning i form avXGBoostoch väderdata. Lavinprognoser och meterologisk vädermodelldata harsamlats in för de sex svenska fjällområden där Naturvårdsveket genomlavinprognoser.sepublicerar lavin-prognoser. Lavinprognoserna har hämtats frånlavinprognoser.seoch den vädermodelldata som användsär hämtad från prognosmodellen MESAN, som produceras och tillhandahålls av Sveriges meteorologiskaoch hydrologiska institut. 40 modeller av typenXGBoosthar sedan tränats på denna datamängd, medsyfte att prediktera olika aspekter av en lavinprognos och den övergripande lavinfaran. Resultaten visaratt det möjligt att prediktera den dagligalavinfaranunder säsongen 2018/19 i Södra Jämtlandsfjällenmed en träffsäkerhet på 71% och enmean average errorpå 0,295, genom att applicera maskininlärningpå väderleken för det området. Värdet avXGBoosti sammanhanget har styrkts genom att jämföradessa resultat med resultaten från den enklare metoden logistisk regression, vilken uppvisade en sämreträffsäkerhet på 56% och enmean average errorpå 0,459. Forskningsansatsens bidrag är ett ”proof ofconcept” som visar på genomförbarheten av att med hjälp av maskininlärning och väderdata predikteralavinprognoser. / This research project examines the feasibility of using machine learning to predict avalanche dangerby usingXGBoostand openly available weather data. Avalanche forecasts and meterological modelledweather data have been gathered for the six areas in Sweden where Naturvårdsverket throughlavin-prognoser.seissues avalanche forecasts. The avanlanche forecasts are collected fromlavinprognoser.seand the modelled weather data is collected from theMESANmodel, which is produced and providedby the Swedish Meteorological and Hydrological Institute. 40 machine learning models, in the form ofXGBoost, have been trained on this data set, with the goal of assessing the main aspects of an avalan-che forecast and the overall avalanche danger. The results show it is possible to predict the day to dayavalanche danger for the 2018/19 season inSödra Jämtlandsfjällenwith an accuracy of 71% and a MeanAverage Error of 0.256, by applying machine learning to the weather data for that region. The contribu-tion ofXGBoostin this context, is demonstrated by applying the simpler method ofLogistic Regressionon the data set and comparing the results. Thelogistic regressionperforms worse with an accuracy of56% and a Mean Average Error of 0.459. The contribution of this research is a proof of concept, showingfeasibility in predicting avalanche danger in Sweden, with the help of machine learning and weather data.

Mount Meager est un complexe volcanique glaciaire en British Columbia (Canada). Il est connu pour ses glissements de terrain, dont celui de 2010 étant le plus grand glissement de terrain historique au Canada. Dans cette thèse, nous avons étudié les processus d'instabilités du volcan Mont Meager ainsi que les effets de la déglaciation en cours. Nous avons utilisé une approche pluridisciplinaire, intégrant la cartographie géologique, géomorphologique et structurelle, du terrain et de la télédétection, pour caractériser l'activité glaciaire et les glissements de terrain au Mount Meager. Nous avons utilisé la photogrammétrie Structure from Motion (SfM) et la technologie Lidar pour produire des modèles numériques de terrain, et techniques InSAR pour surveiller le mouvement et la déformation des pentes du volcan. Nous avons appliqué la technique SfM à des photographies aériennes historiques pour documenter les activités des glaciers et des glissements de terrain au Mount Meager. Nous avons discuté un modèle de croissance et d'érosion d'un volcan en période glaciaire et interglaciaire, ainsi que la valeur scientifique et de vulgarisation de la reconstruction topographique 3D. Nous avons décrit les dépôts de glissement de terrain de 2010 à Mount Meager pour interpréter la dynamique de leur mise en place. Le glissement de terrain de 2010 s'est divisé en phases riches en eau et pauvres en eau, ayant des distances d'écoulement différentes et des dépôts distincts. Nous avons analysé des photographies aériennes historiques remontant à 1948, afin de documenter la déformation de la pente avant l'effondrement de 2010. Le glacier situé a proximité du pied de la pente a reculé durant les années précédents la rupture. Cette effondrement a évolué en quatre sous-effondrements, impliquant toute la séquence volcanique et le socle. Nous avons estimé 6 × 106 m3 d'eau dans la pente, ce qui a permis la séparation de la phase frontale riche en eau. Le volume total d'effondrement est 53 ± 3.8 × 106 m3. Nous avons identifié 27 grands (>5×105 m2) flancs instables au Mount Meager et calculé a ~1.3 km3 de récession des glaciers depuis 1987. Le flanc ouest de Plinth Peak et de la vallée de Devastation Creek se sont déplacés de -34±10 mm -36±10 mm, respectivement, dans un période de 24 jours pendant l'été 2016. L’effondrement de ces flancs pourrait avoir un impact important sur les infrastructures et les communautés en aval du volcan. La décompression résultant de l'édifice volcanique après l'effondrement du flanc ouest de Plinth Peak affecterait le champ de contrainte à une profondeur de 6 km et jusqu'à 4 MPa. Cette décompression soudaine pourrait mener des éruptions hydrothermales et magmatiques. Un important glissement de terrain pourrait donc avoir joué un rôle dans le déclenchement de l'éruption de 2360 cal BP. / Mount Meager is a glacier-clad volcanic complex in British Columbia, Canada. It is known for its landslides, of which the 2010 is the largest Canadian historical landslide. In this thesis we investigated slope instability processes at Mount Meager volcano and the effects of ongoing deglaciation. We used a variety of methods including field and remote, geological, geomorphological and structural mapping to characterize glacial and landslide activity at Mount Meager. We used Structure from Motion photogrammetry (SfM) and Lidar to produce digital surface models and InSAR to monitor slope deformation. We applied SfM to historic photography to document glacier and landslide activity at Mount Meager. We discussed a model of growth and erosion of a volcano in glacial and interglacial periods, and the scientific and dissemination value of historic 3D topographic reconstruction. We described the 2010 Mount Meager landslide deposit to interpret emplacement dynamics and kinematics. The 2010 landslide separated in water-rich and water-poor phases that had different runout and distinct deposits. We analyzed historic airphotos to constrain the slope deformation prior to the 2010 collapse. The glacier near the toe of the slope retreated in the failure lead up, the collapse evolved in four subfailures involving the whole volcanic sequence and some basement rocks. We estimated 6 × 106 m3 of water in the slope, that allowed the separation of the frontal water-rich phase. The total failure volume was 53 ± 3.8 × 106 m3. We identified 27 large (>5×105 m2) unstable slopes at Mount Meager and calculated ~1.3 km3 of ice loss since 1987. The west flank of Plinth peak and Devastation Creek valley moved up to -34±10 mm and -36±10 mm, respectively, over a 24-day period during the summer of 2016. The failure of these slopes could impact infrastructures and communities downstream of the volcano. The resulting decompression on the volcanic edifice after the failure of Plinth peak would affect the stress field to a depth of 6 km and up to 4 MPa. This sudden decompression could lead to hydrothermal or magmatic eruptions.

La tomographie d'émission par positrons (TEP) est un outil précieux en recherche préclinique et pour le diagnostic médical. Cette technique permet d'obtenir une image quantitative de fonctions métaboliques spécifiques par la détection de photons d'annihilation. La détection des ces photons se fait à l'aide de deux composantes. D'abord, un scintillateur convertit l'énergie du photon 511 keV en photons du spectre visible. Ensuite, un photodétecteur convertit l'énergie lumineuse en signal électrique. Récemment, les photodiodes avalanche monophotoniques (PAMP) disposées en matrice suscitent beaucoup d'intérêt pour la TEP. Ces matrices forment des détecteurs sensibles, robustes, compacts et avec une résolution en temps hors pair. Ces qualités en font un photodétecteur prometteur pour la TEP, mais il faut optimiser les paramètres de la matrice et de l'électronique de lecture afin d'atteindre les performances optimales pour la TEP. L'optimisation de la matrice devient rapidement une opération difficile, car les différents paramètres interagissent de manière complexe avec les processus d'avalanche et de génération de bruit. Enfin, l'électronique de lecture pour les matrices de PAMP demeure encore rudimentaire et il serait profitable d'analyser différentes stratégies de lecture. Pour répondre à cette question, la solution la plus économique est d'utiliser un simulateur pour converger vers la configuration donnant les meilleures performances. Les travaux de ce mémoire présentent le développement d'un tel simulateur. Celui-ci modélise le comportement d'une matrice de PAMP en se basant sur les équations de physique des semiconducteurs et des modèles probabilistes. Il inclut les trois principales sources de bruit, soit le bruit thermique, les déclenchements intempestifs corrélés et la diaphonie optique. Le simulateur permet aussi de tester et de comparer de nouvelles approches pour l'électronique de lecture plus adaptées à ce type de détecteur. Au final, le simulateur vise à quantifier l'impact des paramètres du photodétecteur sur la résolution en énergie et la résolution en temps et ainsi optimiser les performances de la matrice de PAMP. Par exemple, l'augmentation du ratio de surface active améliore les performances, mais seulement jusqu'à un certain point. D'autres phénomènes liés à la surface active, comme le bruit thermique, provoquent une dégradation du résultat. Le simulateur nous permet de trouver un compromis entre ces deux extrêmes. Les simulations avec les paramètres initiaux démontrent une efficacité de détection de 16,7 %, une résolution en énergie de 14,2 % LMH et une résolution en temps de 0.478 ns LMH. Enfin, le simulateur proposé, bien qu'il vise une application en TEP, peut être adapté pour d'autres applications en modifiant la source de photons et en adaptant les objectifs de performances.

Ce travail est financé par le fond européen Interreg VA (projet "PowderReg"). L'optimisation du transport, du stockage et du mélange des dispersions granulaires passe par le contrôle de leur écoulement, par exemple en ajoutant des vibrations mécaniques. Ce travail permet d'apporter une meilleure compréhension de l'influence des vibrations sur la rhéologie apparente de dispersions granulaires modèles dans le régime quasi-statique. Des travaux expérimentaux et numériques sont réalisés afin de sonder les modifications de la dynamique locale ainsi que les hétérogénéités qui apparaissent lors de leur mise en écoulement. Deux géométries présentant des intérêts fondamentaux, géophysiques et industriels sont étudiées : la cellule de type Couette et le plan incliné. Dans un premier temps, des mesures iso-indice couplées à de la fluorescence induite par laser ont été réalisées sur des suspensions granulaires dans une cellule de type Couette sous vibrations. Les vibrations rendent la rhéologie locale en homogénéisant le système. Elles suppriment la contrainte seuil apparente et font apparaître un plateau Newtonien à bas gradient, intrinsèque à la dynamique locale qui est de nature diffusive. Il est apparu que le temps de réarrangement des particules, dépendant de l'intensité des vibrations, est relié au volume libre disponible autour de chaque particule. L'étude numérique de cette géométrie dans le cas d'une dispersion granulaire sèche a mis en évidence des résultats similaires. Dans un second temps, des écoulements de dispersions de grains secs sur un plan incliné vibrant ont été réalisés. Des travaux numériques sur cette même géométrie ont permis d'enrichir cette étude. Les résultats mettent en évidence l'existence de deux régimes sous vibrations. Le comportement dans le régime dominé par la gravité n'est pas influencé par les vibrations, et un profil de Bagnold est observé. Les vibrations permettent principalement de baisser la friction basale, influant alors la hauteur des dépôts. Dans le régime dominé par les vibrations, les écoulements sont déclenchés par les vibrations elles-mêmes. Il est apparu qu'elles induisent des fluctuations de vitesses, qui créées alors une température granulaire. Cette température permet d'activer les réorganisations à l'échelle de la particule, éliminant le seuil apparent responsable du blocage des écoulements et permettant leur contrôle au travers du taux de cisaillement / This work is funded by the European Founds Interreg VA ("PowderReg" project). The optimization of the transport, storage and mixture of granular dispersions involves their flow control, by adding mechanical vibrations, for example. The present work enables a better understanding of the influence of the vibrations on the apparent rheology of model granular dispersions in the quasi-static regime. Experimental and numerical studies were carried out in order to probe the modifications of the local dynamic and heterogeneities that appear during the flow. Two geometries, interesting for diverse applications in fundamental science, geophysics and industries, were studied: the Couette cell geometry and the inclined plane. In the first step, refractive-index matching technique, coupled to the planar laser induced fluorescence was used to make measurements in granular suspensions in a vibrated Couette cell geometry. Vibrations make the rheology local by homogenizing the system. They suppress the yield stress and result in the appearance of a Newtonian plateau at the low shear, intrinsic to the local dynamic, which is diffusive in nature. It appears that the rearrangement time of the particles, depending on the intensity of the vibrations, is linked to a free volume available around each particle. The numerical study of this geometry in the case of a dry granular dispersion shows similar results. In the second step, flows of dry granular dispersions down the inclined and vibrated plane were realized. This study was completed with a numerical work. The results demonstrated the existence of two distinct regimes under vibrations. The behavior in the gravity-driven regime is not affected by the vibrations and a Bagnold profile is observed. The vibrations mainly cause the decrease of the basal friction and thus influence the height of the deposits. In the vibration-driven regime, however, flows are triggered by the vibrations themselves. It appears that they induce velocity fluctuations that create a granular temperature. That temperature allows the activation of the reorganizations at the grain scale. This suppresses the apparent yield responsible for the flow jamming, and thus enables their control through the shear rate

La prédétermination de la hauteur de départ des avalanches représente un défi majeur pour l'évaluation du risque en montagne. Cette hauteur constitue en effet un ingrédient d'entrée important des procédures de zonage et de cartographie du risque. Dans cette thèse, nous présentons un formalisme rigoureux dans lequel les distributions de hauteur de départ d'avalanche sont exprimées à travers un couplage des facteurs mécaniques et météorologiques. Le critère de stabilité du système plaque - couche fragile est étudié en utilisant une analyse mécanique par éléments finis prenant en compte l'hétérogénéité spatiale des propriétés mécaniques. Considérant qu'une avalanche ne peut se produire que si la hauteur de chute de neige dépasse une hauteur critique correspondant au critère de stabilité, les distributions de hauteur de départ obtenues à partir du modèle mécanique sont couplées avec la distribution des chutes de neige extrêmes sur 3 jours. Nous montrons que ce modèle couplé est capable de reproduire des données de terrain de 369 avalanches naturelles de plaque à La Plagne (France). Non seulement la queue de la distribution en loi puissance, correspondant à des épaisseurs de plaque élevées, mais aussi le corps de la distribution pour les plaques moins épaisses, sont bien reproduits par le modèle. Les avalanches petites à moyennes semblent être essentiellement contrôlées par la mécanique, tandis que les grosses avalanches et l'exposant de la loi puissance associé, sont influencés par un couplage mécanique - météorologique fort. Par ailleurs, nous démontrons que la distribution obtenue est fortement dépendante de l'espace, et, en utilisant les processus max-stables permettant une interpolation spatiale rigoureuse, notre modèle couplé est utilisé pour obtenir des cartes de hauteur de départ d'avalanche pour différentes périodes de retour sur l'ensemble des Alpes françaises. / The evaluation of avalanche release depth distributions represents a major challenge for hazard management in mountaineous regions. This depth constitutes an important input ingredient of hazard mapping procedures. This PhD thesis presents a rigorous formalism in which these distributions are expressed through a coupling of mechanical and meteorological factors. The stability criterion of a layered snowpack is investigated using a finite-element analysis accounting for the spatial heterogeneity of weak-layer mechanical properties. Considering that an avalanche can occur only if the snowfall depth exceeds a critical value corresponding to a stability criterion, release depth distributions obtained from the mechanical model are coupled with the distribution of 3-day extreme snowfalls. We show that this coupled model is able to reproduce field data from 369 natural slab avalanches in La Plagne (France). Not only the power-law tail of the distribution, corresponding to large slab depths, but also the core of the distribution for shallow slab depths, are well represented. Small to medium-sized avalanches appear to be controlled mainly by mechanics, whereas large avalanches and the associated power-law exponent, are influenced by a strong mechanical-meteorological coupling. Finally, we demonstrate that the obtained distribution is strongly space dependent, and, using max-stables processes allowing a rigorous spatial interpolation, our coupled model is used to obtain release depth maps for given return periods in the whole French Alps.