La performance de l'effet de barrière hydraulique d'un noyau de barrage en remblai est hautement dépendante des conditions au compactage observées au cours de la construction, et conjointement aux propriétés géotechniques des matériaux, peuvent varier significativement dans l'espace. Des études récentes (Qin, 2015; Venkovic et al., 2013; Smith et Konrad, 2011) ont montré que les géostatistiques peuvent être utilisées pour modéliser la variabilité spatiale des propriétés géotechniques des barrages, tel que la conductivité hydraulique, à l'aide de données géoréférencées issus des essais de contrôle réalisés au cours de la construction. Ces études ont permis une meilleure compréhension de divers problèmes liées à nature stratifiée de la structure des barrages et ont élargi le champ d'application des géostatistiques dans le cadre de l'analyse des barrages en remblai. Ce mémoire porte sur l'amélioration de l'approche géostatistique utilisée pour modéliser la conductivité hydraulique du noyau en till compacté d'un barrage en remblai. Le site étudié est le barrage Sainte-Marguerite-3 (SM-3), érigé sur la rivière Sainte-Marguerite au nord-ouest de la ville de Sept-Îles au Québec. Une démarche de calcul faisant appel au taux d'agrégation des matériaux a d'abord été développée afinn d'obtenir une évaluation plus représentativede la conductivité hydraulique. Une structure d'interpolation spatiale quasi-3D a été utilisée dans le cadre de l'analyse géostatistique afin d'estimer la conductivité hydraulique du noyau en tout point de la structure. La priorité d'analyse des paramètres géotechniques utilisés dans le calcul de la conductivité hydraulique a ensuite été étudiée. Pour cet aspect du projet, les géostatistiques ont été utilisées pour analyser chaque paramètre individuellement, puis les estimations obtenues ont servi à calculer la conductivité hydraulique. Finalement, une analyse géostatistique par domaine a été réalisée dans le but de modéliser plus fidèlement l'importante variabilité spatiale des propriétés géotechniques, observées dans certaines zones du noyau, engendrée par la variation de l'origine des matériaux. Les résultats montrent que l'utilisation d'une structure d'interpolation spatiale quasi-3D est une alternative efficace à une analyse en 1D utilisée dans le cadre de travaux précédents et que ce type de structure d'interpolation respecte la continuité spatiale des matériaux. Les résultats montrent aussi qu'une analyse multi-paramétrique par domaine, motivée par la réalité du terrain, offre une meilleure estimation, particulièrement en ce qui concerne l'évaluation de l'influence des conditions au compactage. / The hydraulic barrier performance of the compacted till core of embankment dams is highly dependent on compaction conditions during construction, which alongside with basic geotechnical properties, may significantly vary spatially. Recent studies showed that geostatistics can be used to represent the spatial variability of the geotechnical properties of dam materials, such as hydraulic conductivity, using georeferenced construction control data. These studies led to advances in the understanding of various issues related to the stratified nature of dams' structure and broadened perspectives for geostatistical analyses of large embankment dams. This research focuses on the improvement of the geostatistical approach used to model the hydraulic conductivity of an embankment dam's compacted till core. The studied site is the Sainte-Marguerite-3 (SM-3) dam, built on the Sainte-Marguerite river, northwest to the city of Sept-Îles in Québec. A mathematical approach using an aggregation rate was first developed as a way to obtain a more representative assessment of the dam's hydraulic conductivity. A quasi-3D spatial interpolation structure was used for the geostatistical analysis to estimate the hydraulic conductivity for every location in the core. A priority analysis of the multiple geotechnical parameters used to compute hydraulic conductivity was then performed. For this aspect of the project, geostatistics were used to individually analyze the spatial variability of the parameters measured during construction, which were then used to compute the hydraulic conductivity. Finally, in order to provide a solution to a specific problem observed in the SM-3 dam, a geostatistical analysis using multiple domains was performed. This approach was used to accurately model the important spatial variability of the geotechnical parameters, observed in some areas of the dam, caused by variations in the origins of the materials. Results showed that the quasi-3D spatial interpolation structure used for this project is an effective alternative to a 1D analysis used in past projects and that this type of interpolation structure respects the materials' spatial continuity. The results also showed that a multi-parametric approach using domains, motivated by the terrain's reality, offers a better estimation, especially when it comes to assessing the influence of compaction conditions.

Nous avons tenté, dans une première partie, de rassembler les connaissances géologiques sur la région en apportant nos propres observations et les hypothèses qui peuvent en découler. En second lieu, à partir de l'étude des caractéristiques hydrogéologiques des formations rencontrées, nous avons essayé de dresser le bilan hydrologique du plateau. Enfin, dans une conclusion générale, nous avons associé les problèmes économiques à ceux que posent la recherche de l'eau.

Description des modalites d'intervention du géologue aux différents stades d'études des grands et petits barrages : nombreux cas étudiés : 36 grands barrages et 135 ouvrages collinaires. Les causes d'abandon de certians sites sont étudiées et ainsi est mis en valeur l'importance du diagnostic géologique pour ce type d'aménagments hydrauliques . Le cas particulier d'un barrage en terrain granitique est analysé dans le détail afin de montrer la réalité du traitement par injection de sa fondation rocheuse, à la fois très altérée et saine et les informations prévisionnelles que l'on pouvait en tirer.

Les bétons autoplaçants (BAP) se distinguent des bétons ordinaires (BO) ou vibrés, par leurs propriétés à l'état frais. Ils sont capables de s'écouler sous leur propre poids, quelque soit le confinement du milieu, et restent homogènes au cours de l'écoulement. Pour parvenir à ce cahier de charge, les BAP sont formulés différemment des BO. En général, ils possèdent un même dosage en ciment et en eau que les BO ainsi qu'un volume de sable assez proche. L'apport de la pâte (ciment + eau + adition) est privilégié au détriment des gravillons. L'objectif du travail de recherche présenté dans cette thèse porte sur l'effet de l'attaque sulfatique externe sur les bétons autoplaçants. Pour cela quatre types de bétons autoplaçants à base de ciments, de granulats concassés et d'adjuvants ont été confectionnés. Chaque béton a subit quatre protocoles différents d'attaque sulfatique externe à savoir l'immersion totale, l'immersion-séchage à 105°C, l'immersion-séchage à 60°C et l'exposition des éprouvettes à un brouillard salin. Ces ambiances visent à reproduire de manière accélérée les différentes sources de pollutions capables de générer des attaques sulfatiques externes. A terme de six mois d'exposition des échantillons en béton et en mortier, il a été possible de dresser les principales conclusions reposant sur des études macroscopiques et microscopiques des échantillons testés. Trois comportements différents des bétons ont pu êtres distingués : bétons résistent à l'attaque sulfatique externe, bétons endommagés suite à cette attaque et bétons endommagés par la précipitation des sels et non par une réaction sulfatique externe. En conclusion, cette recherche a permis d'identifier les protocoles accélérés les plus adaptés aux études de la durabilité des bétons et de classer les bétons autoplaçants confectionnés avec des granulats concassés selon leurs résistants aux attaques sulfatiques externes (pollutions industrielles ou construction sur des sols gypseux).

La construction dans l'Arctique nécessite une connaissance précise des propriétés thermiques et géotechniques du pergélisol. La connaissance de ces propriétés est également nécessaire pour le paramétrage des modèles de transfert de chaleur. Des études antérieures ont démontré le grand potentiel de l'utilisation de la tomodensitométrie pour les mesures du volume des composantes du pergélisol et la visualisation de la cryostructure. Une nouvelle approche est proposée pour mesurer la conductivité thermique du pergélisol. Les objectifs généraux de ce projet sont (1) d’élaborer une nouvelle méthode de caractérisation du pergélisol à l’aide de la tomodensitométrie et de modèle éprouvés et (2) de comparer et mettre au point une méthode novatrice pour mesurer la conductivité thermique et des paramètres géotechniques. Les résultats démontrent que les tests effectués à l’aide de la tomodensitométrie donnent des résultats d’une valeur scientifique comparable aux autres méthodes existantes de mesure de déjà existantes de conductivité thermique du pergélisol. / When building in the Arctic, design considerations require precise knowledge of the thermal and geotechnical properties of the permafrost. Computed tomography provides visualization of the cryostructure of permafrost. Previous studies showed great potential in using this technology for classification and volume measurements of permafrost components, i.e. sediment (solid), ice and gas (void) contents. The aims of this study are (1) to develop an innovative and non-destructive approach using CT scan to compute the thermal conductivity of undisturbed permafrost samples and (2) to validate the results computed from CT scan image analysis with proven experimental thermal conductivity data. The very good results obtained so far show that CT scan thermal conductivity measurements yield results comparable to other existing methods. The new approach could still be significantly improved by the use of a higher resolution CT scanner.

La thèse porte sur le rapport entre industrialisation du bâtiment et préfabrication dans la construction scolaire en France. Cette relation suggère de comprendre les interactions de la pensée technique et de la politique publique avec l'organisation des processus de production. La période d'étude s'étend de 1951, premier témoin d'une politique industrialiste des plans d'équipement scolaire, à 1973 année de remise en cause de ce type de construction. Durant cette période l'industrialisation du bâtiment est considérée comme la seule solution pour répondre à une construction massive, moins chère et plus rapide. Dès lors, la trajectoire technologique de la préfabrication se subdivise en deux périodes, dévoilantla séparation de la conception technique (centralisée par la DESUS) de la réalisation(représentée par les procédés constructifs). Dans la première période (1951-1962), les architectes sont les auteurs des projets, dans la deuxième (1964-1973) ce sont les procédés les manifestations visibles. Ce parcours met donc en exergue deux logiques opposées :série et volume d'une part, diversité et flexibilité, d'autre part. Le croisement de sources diverses (revues, archives, documentation technique...) révèlent le rapport des différentes acteurs : architectes (de conception et d'opération), concepteurs-éducateurs, industriels entrepreneurs,maîtres d'ouvrage ministériels et ordonnateurs secondaires (contrôle technique). Cette recherche contribue ainsi à l'histoire de la préfabrication et de ses développements. Le bâtiment scolaire représente un excellent échantillon de cette période de maturité de l'industrialisation du bâtiment, postérieure à la Seconde Guerre mondiale lorsque la préfabrication faisait ses preuves.

L'objet de l'étude menée vise la récupération de micro-énergie renouvelable au moyen des matériaux piézoélectriques, pyroélectriques et thermoélectriques. Cette étude porte sur l'optimisation de trois aspects de la récupération de micro-énergie : (i) le couplage entre le générateur et l'environnement, (ii) l'efficacité de conversion d'énergie par le choix adéquat de matériaux et (iii) l'extraction de l'énergie électrique. Des études expérimentales et théoriques ont été menées en premier lieu dans des conditions de laboratoire pour une meilleure compréhension des phénomènes de récupération de micro-énergie, puis dans des conditions réelles pour vérifier les performances effectives des dispositifs réalisés. Concernant l'effet thermoélectrique, une nouvelle méthode de récupération de micro-énergie ambiante et solaire est présentée. Cette méthode utilise les générateurs thermoélectriques et les effets des chaleurs sensibles et latentes des matériaux à changement de phase pour produire des micro-énergies aussi bien de jour que de nuit. Une puissance maximale de 1Wm-2 avec un matériau thermoélectrique (Bi2Te3) a été obtenue. Concernant l'effet pyroélectrique, l'effet des variations des vitesses du vent au cours du temps est exploité. Une variation temporelle maximale de la température de 16°C/mn est disponible, ce qui a conduit à une puissance moyenne récupérée de 0.6mWm-2. Concernant l'effet piézo-électrique, une structure mécanique de type harmonica a été développée ainsi qu'une estimation des efforts d'interaction fluide-structure. Le prototype développé fonctionne à partir des vitesses du vent de 2ms-1 et génère une production d'énergie électrique de 8.9mWm-2. A titre d'illustration, une application typique a été présenté (refroidissement de panneau photovoltaïque). Elle montre une augmentation de la production d'électricité autour de 10%. L'application met en évidence l'utilisation des micro-énergies renouvelables au service de la production de macro-énergie.

Pas de résumé

Au Québec, d’importants dépôts d’argile marine ont été mis en place lors de la dernière déglaciation. Ces argiles peuvent devenir sensibles suite au lessivage des ions contenus dans leur eau interstitielle. Des glissements de terrain majeurs peuvent alors se produire dans ces dépôts d’argile sensible, ce qui constitue une menace pour les infrastructures civiles et les populations établies dans ces secteurs. Parmi les méthodes géophysiques d’investigation de proche surface, la mesure de la résistivité électrique présente un bon potentiel pour déceler les variations de la salinité de l’eau interstitielle dans un dépôt argileux. Afin de tester ce potentiel, une campagne d’investigation géophysique et géotechnique d’un dépôt argileux a été réalisée dans la vallée du ruisseau des Vases à Brownsburg au Québec. Cette campagne incluait un profilage de polarisation provoquée de 1,6 km de longueur, six essais de pénétration au piézocône avec mesure de la résistivité électrique et cinq forages avec échantillonnage. Différentes mesures géotechniques et chimiques ont aussi été réalisées sur les échantillons d’argile et sur leur eau interstitielle. Selon les résultats obtenus, des variations de résistivité électrique, de résistance au cisaillement du sol à l’état remanié et de la salinité ont été observées le long de la vallée. Des écarts importants jusqu’à 20 Ωm ont été notés entre les différentes méthodes de mesure de la résistivité électrique. Des corrélations empiriques ont été établies entre la résistivité électrique, la salinité et la résistance au cisaillement du sol à l’état remanié. Pour les argiles de Brownsburg, une résistivité électrique supérieure à 3 Ωm indique qu’un lessivage important s’est produit et que les argiles sont suffisamment sensibles pour qu’un grand glissement de terrain s’y produise. C’est le cas de toute la section du dépôt d’argile étudié, à l’exception d’une petite portion au nord du ruisseau des Vases où le dépôt est plus épais, moins lessivé et dont la résistivité électrique est plus faible. / In Quebec, thick marine clay deposits were formed during the last glaciation. Following the leaching of salts in the pore water of these deposits, the clays can become sensitive. Such deposits of sensitive clay are prone to large landslides and constitute a threat for the population established in those areas and man-made infrastructure built on these deposits. Due to the variations in salinity of pore water in a clay deposit, the measurement of electrical resistivity appears as an appropriate near-surface geophysical method for the investigation of sensitive clays. To assess this potential of none destructive investigation, a geophysical and geotechnical campaign has been carried out in the Vases Creek Valley in Brownsburg, Quebec. In addition to a 1.6 km-long induced polarization survey, six cone penetration tests with pore pressure and electrical resistivity measurements, and five boreholes with soil sampling have been performed along this geophysical survey line. Geotechnical and chemical properties of clay samples and pore water extracted from these samples have also been measured. Significant variations in electrical resistivity, remoulded shear strength and salinity have been observed along the survey line. Difference as large as 20 Ωm between the methods has been noted. Empirical correlations have been established between electrical resistivity, salinity and remoulded shear strength. For electrical resistivity values lower than 3 Ωm in the Brownsburg clays, the salts leaching is enough to make the clay become sensitive and to increase the potential for large landslides. Except for a small section located north of the Vases Creek where the clay deposit is thicker and less leached than the other sections with electrical resistivity lower than 3 Ωm, the clay deposit investigated at Brownsburg is sensitive and prone to large landslides.

Titre de l'écran-titre (visionné le 20 novembre 2023) / Les argiles de la mer Goldthwait, dans la région du Bas-Saint-Laurent, présentent une unité stratigraphique, difficile à échantillonner, dont les propriétés géotechniques sont moins connues. Il s'agit d'une couche en surface d'argile massive, très raide, qui repose sur une unité argileuse stratifiée. À la suite d'une première phase d'investigation réalisée par Hébert (2016), les sites de Saint-Anaclet-de-Lessard, Trois-Pistoles et Price, dans la région du Bas-Saint-Laurent, ont été choisis afin de réaliser une caractérisation géotechnique complète. Ces sites sont composés d'une couche très raide (unité supérieure) située sur une couche argileuse ferme à raide (unité inférieure) et, sur certains sites une unité intermédiaire raide se trouve entre ces 2 unités. Au Ct-Scan, l'unité supérieure présente une matrice massive et celle-ci se serait déposée par-dessus l'unité inférieure lors d'une récurrence glaciaire dans la région. Les indices de liquidité se situent entre -0,1 et 0,5 dans l'unité supérieure et les essais triaxiaux indiquent un comportement fortement dilatant. La résistance au cisaillement non drainé est très variable entre les sites et les corrélations avec celle-ci sont généralement faibles dans la région d'étude. À l'œdomètre, les courbes ont une forme « arrondie » indiquant que le principe de contrainte de préconsolidation s'appliquerait mal pour cette unité. Dans son cas, l'unité inférieure est légèrement surconsolidé à normalement consolidé avec des indices de liquidité entre 0,08 et 0,9. La résistance en pointe corrigée (qt) est généralement sous 3000 kPa et les images Ct-Scan présentent des strates sub-horizontales. Pour cette unité, des corrélations peuvent être réalisées avec les piézocônes, les scissomètres et les essais sismiques. Pour ces 2 unités stratigraphiques, les relations de Leroueil et coll. (1983) à l'état remanié corrèlent avec les argiles des sites du Bas-Saint-Laurent et la composition minéralogique de la région à l'étude serait similaire. L'analyse des modules permet de déterminer qu'il existerait une dégradation des modules avec l'augmentation de la déformation. La relation entre l'indice de compression et l'indice des vides initial est forte, et les argiles présentent de faibles sensibilités.