L'objectif de ce travail est de comprendre l'influence des particules très fines sur le phénomène de ré-agglomération lors du broyage. Des billes de verre de taille 0 à 20 µm avec un pourcentage massique variant entre 0 à 1% sont ajoutées dans un tas granulaire de billes de verre de 200 à 300 µm dans un tambour tournant cylindrique de diamètre et longueur 10 cm. La présence des particules fines montre un effet ambivalent sur la stabilité du tas granulaire. Nous avons établi un diagramme de stabilité du milieu granulaire en fonction de la concentration de particules fines et cherché à quantifier l'effet des fines combiné avec d'autres paramètres (humidité relative et vitesse de rotation du tambour). La stabilité d'un tas granulaire dans un tambour tournant est déterminée par la mesure de son angle maximum de stabilité θm. Dans un premier temps, nous avons étudié l'évolution de cet angle à des vitesses de rotation différentes. Les expériences montrent qu'à faible concentration (< 0; 15%), le tas se déstabilise par avalanches lorsque le tambour tourne, θm diminue lorsqu'on augmente la quantité de fines. Quand la vitesse de rotation augmente, le mouvement du tas évolue du régime d'avalanche intermittent au régime d'écoulement continu. En revanche, lorsque la concentration des fines est supérieure à 0,15%, la déstabilisation du tas se traduit par un phénomène de stick-slip à la paroi du tambour, et la quantité de fines augmente la stabilité du tas. Ce comportement apparemment contradictoire est lié au fait que la localisation de la déstabilisation est modifiée. Dans le régime des faibles concentrations, les avalanches commencent à la surface du tas, et le remplissage de l'espace intermédiaire entre les grosses billes par les fines rend la surface de plus en plus lisse, ce qui déstabilise le tas. Par ailleurs, les fines induisent une augmentation de la cohésion du tas par la nucléation des ponts capillaires entre les grains. Ainsi, dans le régime des fortes concentrations, le tas granulaire se comporte comme un corps solide et la déstabilisation a lieu à l'interface tas-tambour. Nous avons également étudié l'influence de l'humidité relative sur la stabilité et montré que dans le régime de faible concentration de particules fines, la déstabilisation est indépendante de l'humidité. D'autre part dans le régime des hautes teneurs en fines, une humidité relative élevée induit une forte cohésion due à la condensation capillaire entre les grains et le tambour ce qui entraîne une augmentation de l'angle maximum de stabilité.

L'objectif de ce travail est de comprendre l'influence des particules très fines sur le phénomène de ré-agglomération lors du broyage. Des billes de verre de taille 0 à 20 µm avec un pourcentage massique variant entre 0 à 1% sont ajoutées dans un tas granulaire de billes de verre de 200 à 300 µm dans un tambour tournant cylindrique de diamètre et longueur 10 cm. La présence des particules fines montre un effet ambivalent sur la stabilité du tas granulaire. Nous avons établi un diagramme de stabilité du milieu granulaire en fonction de la concentration de particules fines et cherché à quantifier l'effet des fines combiné avec d'autres paramètres (humidité relative et vitesse de rotation du tambour). La stabilité d'un tas granulaire dans un tambour tournant est déterminée par la mesure de son angle maximum de stabilité θm. Dans un premier temps, nous avons étudié l'évolution de cet angle à des vitesses de rotation différentes. Les expériences montrent qu'à faible concentration (< 0; 15%), le tas se déstabilise par avalanches lorsque le tambour tourne, θm diminue lorsqu'on augmente la quantité de fines. Quand la vitesse de rotation augmente, le mouvement du tas évolue du régime d'avalanche intermittent au régime d'écoulement continu. En revanche, lorsque la concentration des fines est supérieure à 0,15%, la déstabilisation du tas se traduit par un phénomène de stick-slip à la paroi du tambour, et la quantité de fines augmente la stabilité du tas. Ce comportement apparemment contradictoire est lié au fait que la localisation de la déstabilisation est modifiée. Dans le régime des faibles concentrations, les avalanches commencent à la surface du tas, et le remplissage de l'espace intermédiaire entre les grosses billes par les fines rend la surface de plus en plus lisse, ce qui déstabilise le tas. Par ailleurs, les fines induisent une augmentation de la cohésion du tas par la nucléation des ponts capillaires entre les grains. Ainsi, dans le régime des fortes concentrations, le tas granulaire se comporte comme un corps solide et la déstabilisation a lieu à l'interface tas-tambour. Nous avons également étudié l'influence de l'humidité relative sur la stabilité et montré que dans le régime de faible concentration de particules fines, la déstabilisation est indépendante de l'humidité. D'autre part dans le régime des hautes teneurs en fines, une humidité relative élevée induit une forte cohésion due à la condensation capillaire entre les grains et le tambour ce qui entraîne une augmentation de l'angle maximum de stabilité. / The aim of this work is to understand the effect of very fine particles on the phenomenon of re-agglomeration in the grinding process. Various amount of fine glass beads of 0 to 20 µm (0 to 1% mass concentration) are added to a granular pile of glass beads of 200 to 300 µm rotated in a drum with inner diameter and length of 10 cm. The presence of fine particles shows an ambivalent effect on the stability of the granular heap. We established a stability diagram of the granular medium as a function of fine concentration and quantified the effect of fines combined with other parameters (relative humidity and rotation velocity). The stability of a granular heap in a rotating drum is determined by the measurement of the maximum angle of stability θm. Firstly, we studied the evolution of this angle with different rotation velocities. The experiments indicate that at low fine concentration (< 0:15%), the heap destabilizes through avalanches when the drum rotates, and increasing the fine quantity tends to decrease θm. When the rotation velocity increases, the granular medium transits from intermittent avalanche to continuous flow. In contrast, once the concentration is more than 0:15%, the destabilization of the heap proceeds through a stick-slip phenomenon at the drum wall, and the increase of the fraction of fines tends to increase the stability of the heap. This apparent contradictory behavior is linked to the modification of the destabilization location. In the small concentration regime, the avalanches start at the surface of the heap, and the filling of the interstitial space by the fine particles makes this surface smoother and smoother, thus destabilizing the heap. Besides, the fines induce, through the nucleation of capillary bridges between grains, an increase of the bulk cohesion of the heap. So in the large concentration regime, the heap behaves as a solid body and the destabilization occurs at its bottom. We also studied the influence of relative humidity on the granular stability in our experiment. We found out in the low fine concentration regime, the destabilization is independent of humidity. On the other hand, in the regime of high content of fines, high relative humidity induces a large cohesion due to the capillary condensation between the grains and the wall which induce the increase of the maximum stability angle.

Par la mise en œuvre de simulations numériques d'un modèle bidimensionnel de verre de Lennard-Jones, nous étudions l'effet de la température sur les mécanismes élémentaires de la déformation dans les matériaux amorphes. Nous présentons un ensemble très complet de données couvrant plusieurs décades de taux de cisaillement à différentes températures en dessous et jusqu'à la transition vitreuse. Les mesures, qui portent sur la diffusion transverse, la contrainte macroscopique ainsi que sur des champs mésoscopiques (déformation, contrainte) et leurs corrélations spatiales, conduisent à proposer que la dynamique des avalanches identifiée précédemment dans les simulations athermiques continue d'être à l'œuvre - en restant presque inchangée - jusqu'à la transition vitreuse. Nous arguons que dans la gamme de paramètres utilisée l'effet des fluctuations thermiques revient à déplacer les seuils auxquels les événements dissipatifs se produisent, ce qui se traduit par une forte baisse du niveau de contrainte macroscopique aux températures les plus basses / Using numerical simulations of a model two-dimensional Lennard-Jones glass, we study the effect of small temperatures on the elementary mechanisms of deformation in amorphous materials. A very extensive data set covering several decades of shear rate at various temperatures below and up to the glass transition was compiled. Measurements, which include transverse diffusion, macroscopic stress, and coarse-grained fields (strain, stress) and their spatial correlations, lead us to propose that the avalanche dynamics previously identified in athermal simulations continues to be at work -- and nearly unchanged -- up to the glass transition. It is then argued that in this range, thermal fluctuation essentially shift the strains at which dissipative events take place, which results in a sharp drop of the macroscopic stress level at the lowest temperatures

La compréhension des mécanismes d'écoulements des avalanches de débris volcaniques est essentielle pour l'évaluation des risques volcaniques. L'étude de la séquence épiclastique de Perrier (France) illustre la difficulté de distinguer les dépôts d'avalanches de débris (DADs) de leurs produits dérivés. L'étude des DADs du Chimborazo (Équateur) et du Ticsani (Pérou) met en évidence la magnitude de ces évènements et permet de reconstruire les conditions ayant entraîné leur déstabilisation. L'analyse sédimentologique de plusieurs DADs suggère que les avalanches de débris s'écoulent comme un « plug » divisé en domaines sur une semelle lubrifiée. La présence de confinement se traduit par la transition entre un régime de déformation extensif et compressif dans l'écoulement. L'intense cisaillement à sa base permet l'incorporation de substratum par abrasion et probablement par fluidisation. Un modèle statistique, basé sur les données de la littérature, permet l'estimation rapide de cet aléa.

Par la mise en œuvre de simulations numériques d'un modèle bidimensionnel de verre de Lennard-Jones, nous étudions l'effet de la température sur les mécanismes élémentaires de la déformation dans les matériaux amorphes. Nous présentons un ensemble très complet de données couvrant plusieurs décades de taux de cisaillement à différentes températures en dessous et jusqu'à la transition vitreuse. Les mesures, qui portent sur la diffusion transverse, la contrainte macroscopique ainsi que sur des champs mésoscopiques (déformation, contrainte) et leurs corrélations spatiales, conduisent à proposer que la dynamique des avalanches identifiée précédemment dans les simulations athermiques continue d'être à l'œuvre - en restant presque inchangée - jusqu'à la transition vitreuse. Nous arguons que dans la gamme de paramètres utilisée l'effet des fluctuations thermiques revient à déplacer les seuils auxquels les événements dissipatifs se produisent, ce qui se traduit par une forte baisse du niveau de contrainte macroscopique aux températures les plus basses

La réponse à des vibrations et l'étude de la stabilité des pentes ont une place particulière dans l'étude des milieux granulaires. Ces études peuvent d'une part nous renseigner sur le comportement des milieux granulaires présents dans le milieu naturel et souvent soumis à ces deux types de sollicitations (avalanches de grains, éboulements de roches, dynamique des dunes, tremblements de terre, ...). D'autre part, elles permettent d'appréhender ces milieux comme des systèmes modèles hors équilibre et d'analyser les résultats à la lumière de ceux obtenus sur la dynamique des systèmes vitreux. Nous avons tout d'abord étudié expérimentalement par des méthodes optiques et acoustiques la réponse d'un milieu granulaire lentement incliné. La dynamique présente deux régimes : un régime de petits réarrangements indépendants et localisés est suivi d'un régime intermittent caractérisé par de grands événements de type "précurseurs" au voisinage de l'angle d'avalanche. Ce régime dit de "précurseurs" correspond à un mouvement collectif de l'ensemble des grains situés à la surface de l'empilement. Nous mettons en évidence l'importance du détail microscopique de l'interaction entre les grains et de la condition à la limite à la base de l'empilement sur la dynamique du système dans ce régime. La dynamique globale du système a été étudiée et comparée à un modèle simple de type automate cellulaire. Dans un second temps, nous avons étudié numériquement la réponse d'un milieu granulaire soumis à des vibrations. Le comportement du système présente des caractéristiques qui sont communes à tous les systèmes hors équilibre (distributions non-gaussiennes des déplacements, ralentissement et hétérogénéités de la dynamique,...). L'influence de la condition à la limite au fond de l'empilement sur la structuration de celui-ci et sur le ralentissement de la dynamique a également été discutée. Nous avons, en particulier, mis en évidence une zone d'épaisseur environ égale à 5 diamètres de grains où des hétérogénéités dynamiques et de fortes corrélations entre les mouvements des grains apparaissent.

Le fort développement actuel des systèmes électroniques embarqués nous conduit à relever le défi de leur fiabilisation, ceci d'autant plus que des organes de sécurité sont souvent concernés et que ces systèmes opèrent dans des conditions environnementales difficiles avec une exigence de réduction de coût drastique. Ce qui caractérise le mieux l'évolution récente de ces systèmes électroniques embarqués c'est une forte intégration qui conduit à réduire leur encombrement et leur poids tout en augmentant la puissance électrique convertie. Il en résulte automatiquement une augmentation de la densité de puissance dissipée et l'étude de leur comportement électrothermique prend, dans ces conditions, une importance fondamentale. Le présent travail concerne le développement d'outils précis de modélisation électrothermique qui permettent d'appréhender l'impact de la technologie choisie (conception, connectiques, matériaux ...) sur les phénomènes causés par les défauts qui apparaissent avec le vieillissement. Des règles de robustesse spécifiques à chaque technologie pourront être édictées à l'aide de simulations 3D distribuées présentées dans le mémoire. Dans un premier temps la modélisation électrothermique compacte a été abordée. Ensuite, en se limitant aux modules MOS de puissance, une première classe de problèmes caractérisée par l'absence de commutation peut être traitée en ayant recours à une modélisation électrothermique par éléments finis qui considère que le composant est constitué par un ensemble de zones de résistivités électriques et de conductivités thermiques différentes. Une tentative a été faite en vue d'étendre l'étude électrothermique aux classes de problèmes mettant en œuvre des MOS de puissance fonctionnant en régime de commutation. Le modèle électrique distribué doit alors être capable de calculer et de répartir les pertes totales (état passant, état bloqué et commutation) pour un régime de commutation rapide. Enfin, un soin particulier a été accordé à l'étude du fonctionnement en avalanche, une méthode basée sur l'expérimentation et l'utilisation d'un modèle électrothermique simple afin d'estimer la température de jonction d'un MOSFET de puissance lors de son fonctionnement en régime d'avalanche de courte durée a été développée. Pour conclure, on a démontré qu'il n'existe pas une réponse unique en termes de modélisation électrothermique et que chaque méthode vise à résoudre une classe spécifique de problèmes.

A travers la présente thèse, nous nous intéressons à la prévention des accidents d’avalanche survenant à l’occasion de la pratique du hors-piste. Les jeunes pratiquants du hors-piste (15-30 ans) sont repérés comme les principales victimes des avalanches par les données statistiques de l’Association Nationale pour l’Etude de la Neige et des Avalanches. L’objectif principal de la présente thèse est de parvenir à une meilleure connaissance de ce public adepte de sports de glisse. Pour cela, nous proposons d’investiguer leurs habitudes et motivations de pratique du hors-piste, leurs perceptions des risques liés à cette pratique, les explications qu’ils donnent spontanément pour les accidents d’avalanche en hors-piste, ainsi que les comportements qu’ils adoptent en hors-piste et les critères qu’ils utilisent pour prendre la décision de sortir des pistes. Les données recueillies devraient contribuer à l’enrichissement des stratégies de prévention des accidents d’avalanche en hors-piste. Elles permettent de concevoir des stratégies et des messages ciblés et adaptés à cette population de jeunes pratiquants. En effet, les travaux sur la perception des risques (Kouabenan, 2006) et sur l’explication naïve des accidents (Kouabenan, 1999) suggèrent que si l’on souhaite que les individus adhèrent aux messages de prévention, il est nécessaire de connaître la façon dont ils appréhendent les risques, et pour ce qui nous concerne les risques en hors-piste, notamment le risque d’avalanche. Il importe aussi de connaître les causes qu’ils invoquent pour expliquer la production des accidents d’avalanche. Ce travail de thèse comprend quatre études dont la méthodologie repose sur deux questionnaires. L’élaboration des questionnaires s’appuie sur des entretiens préalables menés avec des pratiquants aux profils divers, et sur l’exploitation de la littérature sur les travaux empiriques empruntant le même cadre théorique ainsi que sur les rapports sur les accidents d’avalanche. Concernant les études 1, 2 et 4, nous avons interrogé 304 jeunes pratiquants de sports de glisse. Pour l’étude 4, nous avons questionné 238 pratiquants. Pour le recueil des données concernant les quatre études, nous avons rencontré les participants sur le terrain, dans des stations de sports d’hiver en Isère, en Savoie et en Haute-Savoie, ainsi que sur le campus universitaire et lors de manifestations sportives. Le recueil des données s’est fait par entretien en face à face avec le participant. / Through this thesis, we examine the avalanche accident prevention occurring in out-of-bounds (OB) practice. Young out-of-bounds practitioners (15-30 years-old) are identified as the core of avalanche victims. The main aim of this thesis is to get better knowledge about these boardsports enthusiasts. To do this, we suggest to investigate their habits and motivations relative to OB practice, their perception of the risks associated to this practice, the spontaneous explanations they give for avalanche accidents in OB, as well as the behaviours they adopt in OB, and the criteria they use to decide to go or not to go OB. The data collected would contribute to improve prevention strategies for avalanche accidents in OB, by targeting and adapting these strategies to young practitioners. Indeed, research on risk perception (Kouabenan, 2006) and naive causal explanations of accidents (Kouabenan, 1999) propose that if we want people to adhere to prevention messages, it is necessary to know the way they understand risks, for our case OB risks, particularly avalanche hazard. It is also essential to know the causes they invoke to explain avalanche accidents. This thesis work consists of four studies for which the methodology relies on two questionnaires. The questionnaires were carried out from preliminary interviews conducted with practitioners of varied profiles, and from literature and empirical works of the same theoretical framework, as well as accidents reports. Concerning the studies 1, 2 and 4, we interviewed 304 young boardsports practitioners. For study 3, we questioned 238 practitioners. For the data collect of the four studies, we met participants in the field, in winter sport resorts in Isère, Savoie and Haute-Savoie (France), as well as at the university campus and during sport events. Data collection was done with face-to-face interview with the participant.

La caractérisation granulaire de dépôts hétérométriques organisés en paquets glissés implique une démarche systématique afin d'optimiser l'extraction de données et de les rendre comparables. La quantification des rapports structures-fractions granulaires a permis de mettre en évidence des cinématiques localisées, inscrites dans des cinématiques d'ordre I. Les rides de Tutupaca, le lobe distal du Pichu-Pichu, l'effondrement du Misti au Pérou; la levée latérale du Cheix et le charriage distal de Perrier aux Mt Dore ; les transformations de Meager au Canada, de la Qda San Lazaro au Pérou, de Pardines en France ont été quantifiés. Héritage volcanique, ségrégations granulaires, cataclases syn-tectoniques sont des précurseurs aux modifications matricielles, à l'origine des transformations distales en lahars. Les données ainsi comparées permettent de proposer des classifications sédimentologiques distinguant les effondrements proximaux des transformations par les fluides ( hydrothermaux, eau). Seules quelques équations regroupent l'ensemble de ces dépôts. / The sedimentology of heterogeneous granular deposits, such as debris avalanches deposits require a systematic method to describe and compare data. The relationships between the localized structures and granular distributions show that the localized granular kinematics follow with the larger kinematic structural order. Structures and sedimentology are studied and quantified at the following debris avalanche deposits: the ridged avalanche units at Tutupaca (s. Peru), the distal lobe of the Pichu-Pichu debris avalanche (Arequipa, Peru), a lateral levee of a deposit at Cheix (Sancy volcano, France), a thrusted distal lobe at Perrier (Mt Dore, France). Debris avalanche - lahar transformations are studied at Mt Meager (Canada), Qda San Lazaro (Misti, Peru), Pardines (Mt Dore, France). The inherited granular distribution, the granular segregation, the syn-tectonic cataclasis are precursor stages to the distal matrix transformations. Sedimentological classifications are produced that differentiate the proximal collapse from later transformations caused by fluids (gas, water). Some equations are common for these heterogeneous deposits.

L'Ile de La Réunion est un système océanique volcanique dont l'essentiel du volume est immergé. Sa structure interne est investiguée par approches géophysiques, gravimétrique, magnétique et électromagnétique, offrant un modèle du système à grande échelle. La couverture gravimétrique du Piton de la Fournaise permet de distinguer les sources superficielles et profondes. Des variations gravimétriques associées à l'effondrement du Dolomieu en 2007 sont étudiées en termes de déplacements de masse au sein de l'édifice. Le Piton des Neiges apparaît comme un immense volcan organisé autour d'un système hypovolcanique de grande extension. La corrélation entre sa morphologie et la topographie suggère une relation entre la subsidence du complexe et celle des dépressions sus-jacentes. La couverture de formations récentes, incomplète, présente des épaisseurs variables et permet de reconstruire la morphologie de l'île à la transition Brunhes-Matuyama. A l'échelle du système immergé, la morphologie de deux larges zones de constructions volcaniques anciennes est proposée, à l'E et au SO de l'île, remettant en question les interprétations sismiques. La morphologie générale de l'édifice construit est reconstituée. Le plateau côtier est interprété en termes d'accumulation de hyaloclastites et de pillow lavas. Les quatre excroissances sous-marines sont principalement composées d'accumulation de dépôts d'avalanches de débris, dont les contrastes internes de densité peuvent être corrélés avec certaines unités géologiques observées en surface. Une étude comparative entre l'édifice de La Réunion et d'autres îles océaniques met en lumière les analogies et dissemblances morphologiques, structurales et géophysiques entre différents systèmes volcaniques océaniques.