Le procédé de fabrication de la silice précipitée, destinée au renforcement d'élastomères inclut une étape de filtration qui permet de récupérer dans la dispersion issue de la synthèse, des agglomérats, puis d'éliminer les sels et les impuretés par une procédure de lavage avant un séchage et une mise en forme. Cette étude a pour but de corréler l'organisation multi-échelle des agglomérats de silices précipitées avec les propriétés mécaniques et hydrodynamiques des dépôts formés en filtration avec ou sans élimination des sels ou impuretés. Des silices issues de différentes synthèses industrielles sont étudiées par des techniques de diffusion de rayons X aux petits angle (SAXS). Ces investigations nous permettent de quantifier plusieurs échelles d'organisation dans les agglomérats : celle des particules primaires et celle d'agrégats composés de particules primaires consolidées. Deux modélisations de l'organisation multi- échelle sont discutées : l'une de type poupées gigogne, l'autre de type collier de perles. Les propriétés structurelles, mécaniques et hydrodynamiques des dépôts de filtration obtenus pour différentes pressions à partir de ces silices font l'objet d'investigations menées par des expériences de diffusion aux petits angles, de compression osmotique, de filtration et de lavage. De ces travaux, il ressort que pour chaque système, deux grandeurs : le diamètre maximum des agrégats et le seuil de percolation correspondant à la formation d'un réseau mécaniquement résistant se corrèlent parfaitement avec la perméabilité hydraulique des dépôts obtenus par filtration. Nous montrons par ailleurs que l'on parvient à un niveau correct de prédiction de la vitesse de filtration par un modèle de Brinkman. Enfin, il apparait que l'élimination des sels ou impuretés réalisée lors de la procédure de lavage des dépôts ne modifie ni l'organisation locale dans les dépôts, ni la perméabilité hydraulique.

Cette thèse s'inscrit comme une étape vers la maîtrise de la résistance au choc des structures en béton, en développant la connaissance du comportement dynamique du matériau pour mieux calculer les ouvrages vis-à-vis des chargements accidentels. Une première partie récapitule les mécanismes physiques mis en évidence grâce aux essais de traction directe à des vitesses échelonnées du régime quasi-statique au domaine atteint lors des chocs durs (technique des barres d'Hopkinson), et propose plusieurs expressions de l'évolution de la résistance avec la vitesse, en fonction des paramètres caractéristiques du matériau. On a pu en déduire une optimisation du béton par rapport aux sollicitations dynamiques rapides. Une deuxième partie décrit l'essai de dalles au tube à choc, mis au point pour valider sur une structure modèle les résultats obtenus à l'échelle du matériau. Les données recueillies sur 24 dalles constituées de différents bétons, armés ou non, sont présentées en détails. Leur analyse permet de tester plusieurs méthodes de calcul approchées, et de définir un cahier des charges incontournable pour des modèles de calcul en dynamique plus sophistiqués, qui restent à développer.

On fait en première partie le point sur les calculs existants concernant le creusement de trous ou de tranchées dans le sol au moyen de jets liquides. On est amené à s'intéresser au problème particulier du découpage d'une tranchée rectiligne de profondeur constante dans un sol, à l'aide d'un jet quasi-continu d'eau pressurisée à quelques dizaines de MPa. Le modèle adopté est décrit dans la deuxième partie où on se donne le comportement du jet libre dans l'air et celui du sol, ainsi que l'expression des conditions au contact entre le jet et le sol. L'exploitation du modèle dans le cas bidimensionnel et pour un sol où la phase est initialement discontinue fait l'objet de la 3ème partie. Après résolution des équations, on vérifie les diverses approximations faites et on compare les prévisions théoriques du modèle aux résultats d'expérience de laboratoire. La 4ème partie est consacrée aux extensions possibles du modèle.

Flow modelling in a compound channel is a complex matter. Indeed, due to the smaller velocities in the floodplains than in the main channel, shear layers develop at the interfaces between these subsections, and the channel conveyance is affected by a momentum transfer corresponding to this shear layer, but also to possible geometrical changes in a non-prismatic reach. In this work, a one-dimensional approach, the Exchange Discharge Model (EDM), is proposed for such flows. The EDM accounts for the momentum transfer between channel subsections, estimated as proportional to the velocity gradient and to the discharges exchanged through the interface; where two main processes are identified : (1) the turbulent exchange, due to the shear-layer development; and (2) the geometrical transfer, due to cross-sectional changes. The EDM is successfully validated for discharge prediction, but also for water-profile computation, through comparison with existing laboratory and field measurements. The momentum transfer due to turbulent exchanges is then studied experimentally, theoretically and numerically. At first, new experimental data, obtained by using Particle Tracking Velocimetry techniques, are presented : the periodical vortex structures that develop in the shear layer are clearly identified and characterised. Secondly, a hydrodynamic linear stability analysis enables to predict quite successfully the wave length of some observed vortices. Lastly, an Unsteady-RANS numerical method is used to simulate the perturbation development. The estimated vortex wave lengths agree again with the measurements and the theoretical predictions, although vortices merging occurs in the simulation results, which was actually not observed experimentally. The velocity-profile prediction is found improved when the effect of vortices is considered, thanks to the corresponding additional shearing. The geometrical transfer is also investigated experimentally and numerically. Novel experiments are designed, with the measurements of the flow in a compound channel with symmetrically narrowing floodplains. The mass transfer and the evolution of the flow distribution along the channel length are clearly observed. A significant additional head loss due to this transfer is measured, in accordance with the EDM hypothesis. Measured water profiles are finally compared successfully with the EDM predictions. In addition to the EDM development and validation, the so-called Lateral Distribution Method (LDM) is also investigated and the significance of the secondary-currents models proposed by previous authors for this method is discussed. When considering the velocity-profile prediction, the effect of these helical secondary currents is again clearly highlighted, by using dispersion terms in the Saint-Venant equations. However, the actual physical meaning of the related dispersion coefficients remains uncertain. In addition, an extended LDM is also proposed and discussed for non-prismatic flow modelling, using the new narrowing-channel data set./La modélisation des écoulements dans les rivières à plaines inondables est particulièrement complexe. En effet, la vitesse de l'eau étant plus faible sur la plaine d'inondation que dans le lit mineur, une couche de cisaillement se développe à l'interface entre ces sous-sections. La débitance totale de la rivière est dés lors réduite, à cause du transfert de quantité de mouvement qu'occasionne la présence de la couche de cisaillement, mais aussi de part les changements de géométrie qui peuvent se produire dans un lit non-prismatique. La présente thèse propose, pour la représentation de tels écoulements, une nouvelle approche uni-dimensionnelle dénommée Modèle des Débits d'Echange ("Exchange Discharge Model" – EDM). Le transfert de quantité de mouvement entre les soussections de la rivière est pris en compte par l'EDM comme étant proportionnel au gradient de vitesse entre celles-ci et aux débits échangés à travers leur interface. A cette interface, deux phénomènes sont essentiellement présents : (1) un échange turbulent, dû au développement de la couche de cisaillement; et (2) un transfert géométrique, correspondant aux changements de section. L'EDM est validé avec succès pour la prédiction du débit et pour le calcul de lignes d'eau, par comparaison avec des données existantes de laboratoire et de terrain. Le transfert de quantité de mouvement dû à l'échange turbulent est ensuite étudié expérimentalement, théoriquement et numériquement. De nouvelles mesures sont obtenues, au moyen d'une technique de vélocimétrie par suivi de particules. Les structures périodiques qui se développent dans la couche de cisaillement sont clairement identifiées et caractérisées. Deuxièmement, une analyse linéaire de stabilité hydrodynamique permet de prédire théoriquement les longueurs d'onde de quelques tourbillons qui ont été observés expérimentalement, et ce avec succès. Enfin, un modèle numérique, de type "Unsteady-RANS", est utilisé pour simuler la croissance des tourbillons dans la couche de cisaillement. Encore une fois, les longueurs d'onde obtenues correspondent relativement bien avec les valeurs mesurées et prédites théoriquement; bien que les coalescences de tourbillons qui se produisent numériquement n'aient pas été observées expérimentalement. La prédiction des profils de vitesse est améliorée, lorsque l'effet des tourbillons est considéré, grâce à la contrainte de cisaillement additionnelle que ceux-ci génèrent. Les transferts géométriques sont également explorés expérimentalement et numériquement. Une nouvelle campagne expérimentale a été réalisée, en considérant l'écoulement dans un lit composé symétrique, dont les plaines d'inondation se rétrécissent progressivement. Le transfert de masse entre sous-sections et la redistribution des débits qui lui est associée sont clairement observés au long du canal. Une importante perte de charge additionnelle due à ce transfert est mesurée, en concordance avec les hypothèses de l'EDM. Finalement, les lignes d'eau mesurées sont reproduites avec succès par un calcul utilisant l'EDM. En complément au développement et à la validation de l'EDM, la "Lateral Distribution Method" (LDM) est également utilisée, avec pour objectif la clarification du rôle des termes de courants secondaires proposés par différents auteurs. Par rapport à la prédiction du profil de vitesse, l'effet de ces courants secondaires est très marqué. Il est ici reproduit en utilisant des termes de dispersion dans les équations de Saint-Venant. Cependant, le sens physique des valeurs des coefficients de dispersion qui doivent être utilisés est discutable. Par ailleurs, une LDM étendue, pour les écoulement en lits nonprismatiques, est proposée et commentée, en utilisant le nouveau jeu de données pour le canal convergent.

Les formations cristallines de Haute*Volta sont stériles à l'état sain, et les régions qu'elles occupent n'ont pour réservoirs aquifères que les couches d'altérites, les filons de quartz et la frange fissurée du substratum. - L'étude régionale du bassin versant de la Sissili et celle de nombreux autres secteurs des régions du socle permettent d'aborder les problèmes de mode de gisement, de réalimenta tion, de la prospection et de l'exploitation des eaux souterraines des formations cristallines. - Le bassin versant de la Sissili est occupé par des migmatites recoupées par des amphibolites, des granites et des dolérites. Migmaites et granites ont un chimisme voisin de celui des granites calco-alcalins communs. Les âges isotopiques supérieurs à 3 000 Ma, obtenus au K/Ar sur les minéraux, Indiquent que les migmatites, les amphibolites et les granites orientés appa tiennent au Libérien. Les dolérites sont panafricaines. - Les données des images des satellites, des photos aériennes et de terrain permettent d'identifier les mégastructures ouvertes et drainantes. Celles-ci induisent des perméabilités faibles en dehors de leurs zones broyées. Elles s'accompagnent de poches d'eau plus ou moins étendues, séparées par des seuils. - La réalimentation des nappes superficielles et profondes s'effectue par infiltration à partir de zones préférentielles et circulation à travers les altérites et la roche fissurée. - Les eaux se minéralisent en fonction de leur distance de percolation et de la nature des formations traversées. - Les concentrations en chlorure augmentent avec les difficultés de circulation. Les teneurs en tritium montrent que les précipitations rechargent les nappes même dans les régions nord recevant moins de 500 mm d'eau par an. - La localisation des zones broyées se fait par prospection électrique et électromagnétique. L' influence des fractures sur les courbes de sondages électriques est étudiée. - La productivité hydraulique des ouvrages de captage est liée aux facteurs d'hétérogénéité (fissuration en petit, filon de quartz et composition prétrographique) des roches.

L'étude géologique du massif de fondation du futur barrage de Puylaurent (Massif Central français) a été menée en considérant que la connaissance de l'organisation structurale régionale est fondamentale pour l'interprétation des caractéristiques géotechniques du massif rocheux. Pour cela, les épisodes tectoniques qui ont faconné la région ont été analysés; ainsi ont été établis la genèse, la géométrie et les jeux des accidents résultants. Une étude structurale fine du massif rocheux cristallophyllien qui constitue la fondation du barrage a permis d'établir, outre la géométrie des déformations qu'il a subies, une filiation hiérarchique et chronologique avec les discontinuités régionales. L'existence éventuelle d'anisotropie de contraintes actuelles a été recherchée au moyen de mécanisme au foyer de séismes, de mesures de contraintes in situ et de mesures de vitesses sismisques. Celles-ci ont réussi à mettre en évidence une direction de sollicitation actuelle N*S à NNE-SSW. la confrontation des données géologiques et des résultats de travaux de reconnaissance (sondages, essais Lugeon, galeries) montre divers cas où une perméabilité élevée du massif de fondation est liée à l'orientation des sollicitations actuelles.

Situé entre le Nazlno et le Nakambé, le Sud du plateau Mossi connait un climat de type soudanéen marqué par une pluviométrie en baisse et une évapotransplratlon élevée. C'est un plateau de faible altitude légèrement Incliné vers le Sud, sur lequel se dessine un réseau hydrographique variable en densité qui draine toute la région vers les deux principales rivières. Le substratum est constitué essentiellement des formations éburnéennes et blrrlmlennes (migmatites, granitoïdes, amphibolites, schistes et micaschistes). Sur ce bâti cristallin se met en place un réseau de fracturation complexe que révèle l'étude des photographies aériennes. Ces fractures jouent un rôle Important dans l'infiltration et le stockage des eaux. La détermination des zones aquifères en vue d'Implanter les ouvrages de captage revient à localiser les fractures le long desquelles se mettent en place des nappes discontinues. La prospection géophysique est la méthode par excellence adaptée à la recherche d'eau en pays cristallin. la productivité hydraulique des ouvrages est dépendante non de leur profondeur mals des conditions hydrogéologlques. L'étude plézométrlque a mis en évidence des zones d'alimentation et des zones de drainage à travers les altérites et les fissures du bad-rock. L'hydrochlmle montre la présence de trois types d'eaux faiblement minéralisées. Le chimisme de l'eau est en relation étroite avec la nature das formations géologiques à travers lesquelles elles circulent et le mode de circulation.

Cette étude aborde les investigations géologiques et géotechniques liées aux aménagements hydrauliques de la Société du Canal de provence entre Rians et Saint Maximin.

Le mémoire d'Habilitation à Diriger les Recherches (HDR) de François OLARD présente les principaux travaux de recherche et de diffusion scientifique, depuis sa thèse (2000-2003) jusqu'à aujourd'hui. Comme l'indique en partie le titre du mémoire - " Relations entre la composition, la structure et les propriétés thermo-mécaniques des matériaux bitumineux " -, le fil conducteur de ses travaux de recherche est l'optimisation des performances des matériaux bitumineux par une meilleure compréhension des relations entre leur composition, leur structure et leurs propriétés thermo-mécaniques. Une particularité des travaux de recherche de François OLARD tient à son statut de responsable de projets R&D en entreprise, impliquant la mise en adéquation du savoir et du besoin industriel. Le mémoire d'Habilitation à Diriger les Recherches met ainsi en exergue que nombre d'innovations ont pu naître de l'échange entre recherches appliquée et fondamentale, participant ainsi à l'évolution indispensable du savoir-faire en formulation et en production des matériaux bitumineux. Six thématiques majeures ont été abordées au cours des travaux de recherche: 1) Comportement thermo-mécanique des enrobés bitumineux à basses températures. Relation entre les propriétés du liant et de l'enrobé. 2) Influence des propriétés élastiques ou viscoélastiques des revêtements sur le comportement des ponts à dalle orthotrope (Projet ANR ORTHOPLUS). 3) Formulation d'enrobés bitumineux à hautes performances grâce à l'optimisation de l'empilement granulaire et l'emploi de bitumes modifiés en polymères. 4) Propriétés viscoélastiques linéaires et en fatigue des enrobés bitumineux contenant des agrégats d'enrobés recyclés. 5) Comportement des matériaux composites traités au liant hydraulique et des bétons compactés routiers incluant des fraisâts bitumineux et des fibres métalliques (Projet ANR RECYROUTE). 6) Procédés d'enrobage à basses émissions et à température réduite: enrobés dits " semi-tièdes ". Les thématiques 2 à 4 sont très liées et découlent pour partie du travail initial réalisé en thèse (thématique 1). Ainsi, les approches expérimentales et de modélisation des matériaux bitumineux, testés dans le domaine linéaire principalement, y sont très proches. La thématique 5 présente quant à elle une démarche expérimentale et d'analyse similaire, mais appliquée à deux familles de matériaux composites (graves et bétons) traitées au liant hydraulique et incluant des fraisâts bitumineux. La présence de ces fraisâts bitumineux confère en effet un comportement visco-élastique aux mélanges testés. La thématique 6 présente enfin les recherches liées à l'invention des enrobés à basses émissions et à température réduite, les enrobés bitumineux dits " semi-tièdes ", avec une évaluation des caractéristiques mécaniques et environnementales. La supervision de 23 stages étudiants (Ingénieurs et Mastères) et de 4 doctorants (Génie Civil) a rendu possible une bonne partie de ces travaux et résultats. L'ensemble du travail de recherche a donné lieu à 2 chapitres d'ouvrages scientifiques, 23 publications au sein de revues internationales à comité de lecture, 3 publications au sein de revues françaises à comité de lecture, 54 publications et présentations en conférences internationales, 30 publications de vulgarisation dans la littérature technique & professionnelle, ainsi que 3 brevets internationaux.

Les variations de transpiration totale sous contraintes hydriques, à la fois atmosphérique et édaphique, sont étudiées pour des arbres matures d'Hevea brasiliensis (clone RRIM600) dans une zone limitée en eau du Nord-Est de la Thaïlande. Les variations sont analysées et comparées entre une sécheresse transitoire en saison des pluies et la sécheresse saisonnière caractérisée par des fluctuations de la surface foliaire (sénescence foliaire, chute des feuilles and re-feuillaison) et de la croissance racinaire en profondeur. Les réponses physiologiques sont analysées dans le cadre d'un modèle hydraulique simple appelé "RER_ET0". Ce modèle est principalement basé sur une valeur critique du potentiel hydrique foliaire (ψcrit) et sur les réponses, de la conductivité hydraulique totale de l'arbre (gL) et du potentiel hydrique de base (ψpredawn), à la disponibilité en eau du sol (REW). Une estimation précise et en continue de la transpiration totale des arbres durant une année complète était une mesure clé de cette étude avec des mesures concomitantes des conditions environnementales et du potentiel hydrique foliaire (ψLeaf). Nous avons appliqué la méthode à dissipation thermique transitoire (TTD) développée par Do et Rocheteau (2002b) qui a plusieurs avantages mais n'avait pas été testée sur bois d'hévéa. La méthode TTD a été calibrée en laboratoire sur des segments de branches d'Hevea brasiliensis et de deux autres espèces (Mangifera indica and Citrus maxima). Les résultats fournissent une calibration linéaire unique indépendante des espèces étudiées (R² = 0.88, n = 276, P<0.0001). Une comparaison en plantation via un bilan hydrique du sol en saison sèche valide les ordres de grandeurs de transpiration ainsi estimés par les flux de sève. Les résultats démontrent une remarquable saturation de la transpiration au dessus d'un certain seuil d'évapotranspiration de référence (ET0), environ 2.2 mm day-1, indépendamment de la disponibilité en eau du sol (REW). Ensuite, le dessèchement du sol en saison des pluies provoque une chute marquée de la transpiration en dessous d'un seuil de 50% du REW dans l'horizon de surface du sol, ce qui correspond à ψpredawn autour de -0.45 MPa. La transpiration est réduite de 40% à REW 0.3 et 80% à REW 0.1. La valeur minimale de potentiel hydrique foliaire (ψminimum) en journée ensoleillée ne décroit pas en fonction du dessèchement du sol mais est stable autour de -1.95 MPa ce qui suggère un comportement iso-hydrique. La décroissance de la transpiration est essentiellement liée à la variation de gL. Les résultats durant la sécheresse saisonnière montrent étonnamment que les principes du modèle à limitation hydraulique tiennent malgré les variations de phénologie et de surface foliaire. De plus, les variations phénologiques ont peu influencé sur les détails des paramètres et relations du modèle. Finalement, le cadre du simple modèle hydraulique a été suffisant pour décrire correctement les principales variations de transpiration de l'arbre sous contrainte hydrique édaphique comme climatique. Un comportement iso-hydrique des arbres matures étudiés est démontré à la fois par les résultats expérimentaux et la modélisation.