Dans un contexte d'effondrement global de la biodiversité, concilier le développement des activités industrielles et agricoles, génératrices de richesses, avec la préservation du patrimoine naturel constitue un enjeu majeur. Les acteurs économiques de nos sociétés sont ainsi légalement astreints à éviter, réduire et compenser leurs impacts sur les espèces protégées. Ils se trouvent cependant démunis lorsque les connaissances mobilisables sur ces espèces sont insuffisantes pour évaluer l'ampleur de ces impacts ou pour mettre en place des mesures d'évitement et de compensation réellement efficaces. C'est notamment le cas sur les cours d'eau, écosystèmes soumis à de nombreuses pressions du fait de leurs usages par les sociétés humaines (i.e. ressource en eau et nourriture, transport, production d'énergie, loisirs). L'objet de ce travail de thèse est donc d'améliorer la connaissance de trois espèces d'Odonates protégées par la Directive Habitats Faune Flore et inféodées aux cours d'eau : la Cordulie à corps fin Oxygastra curtisii (Dale, 1834), le Gomphe de Graslin Gomphus graslinii Rambur, 1842 et la Cordulie splendide Macromia splendens (Pictet, 1843), afin de mieux appréhender les impacts de l'anthropisation des cours d'eau sur leurs populations. Nous avons cherché en particulier à (1) améliorer la prise en compte de ces espèces dans les études d'impacts, la gestion des cours d'eau et au sein des sites Natura 2000 où elles sont présentes via la proposition d'un protocole standardisé de suivi, (2) évaluer les conséquences de l'artificialisation de leurs habitats, notamment le réchauffement de l'eau, sur leur phénologie et leur morphologie, et (3) caractériser et évaluer l'impact des ouvrages hydrauliques présents sur les cours d'eau, considérant d'une part les petits ouvrages que sont les chaussées liées à d'anciennes minoteries ou à d'autres usages et, d'autre part, les ouvrages hydroélectriques de plus grandes dimensions. Ce travail est centré sur la région Midi-Pyrénées, région qui héberge encore des populations de ces trois espèces. Il a été réalisé en partenariat étroit entre le Conservatoire d'Espaces Naturels de Midi-Pyrénées, structure animatrice du Plan régional d'actions en faveur des Odonates, et le laboratoire d'Ecologie fonctionnelle EcoLab afin d'assurer un transfert direct des connaissances scientifiques acquises vers les gestionnaires, les aménageurs et les services de l'état en charge de la préservation de la biodiversité. / In a context of global biodiversity crisis, reconciling the development of wealth-generating industry and agriculture with nature conservation is a crucial issue. Economic stakeholders are legally obliged to apply the mitigation hierarchy doctrine and thus "avoid, mitigate, and compensate" for their project's impacts. However, for invertebrate protected species, and particularly dragonfly species, basic knowledge on their ecology and population dynamics is lacking. It is thus difficult to accurately anticipate the impacts and propose efficient avoidance and compensation measures. This is particularly true on rivers, which are ecosystems under high pressure owing to their utility for human beings (e.g. water and food resources, transport, energy production, leisure). The aim of this work is to improve knowledge of three protected riverine species of dragonflies: the Orange-spotted emerald Oxygastra curtisii (Dale, 1834), the Pronged clubtail Gomphus graslinii Rambur, 1842, and the Splendid cruiser Macromia splendens (Pictet, 1843), and to provide better assessment methods to evaluate the impacts of the anthropisation of streams on their populations. We sought in particular (1) to improve environmental impact assessments and management of these species within Natura 2000 sites by proposing a standardised survey protocol, (2) to assess the consequences of habitat change, especially water temperature warming, on their phenology and morphology, and (3) to describe and evaluate the impacts of weirs and hydroelectric dams on their populations. This work took place in the Midi-Pyrénées region in southern France, where populations of these three species are still present. It was carried out in close partnership with the Conservatoire d'Espaces Naturels de Midi-Pyrénées, which coordinates the Regional Action Plan for Odonata, and the Functional Ecology Laboratory EcoLab to ensure direct transfer of the scientific knowledge acquired to the ecosystems managers, economic stakeholders and public authorities responsible for biodiversity conservation.

La prévision des crues de l'Isère en amont de Grenoble est une préoccupation majeure du SPC AN qui souhaite faire évoluer son système en intégrant une prévision hydrométéorologique, afin de pouvoir étendre les délais d'anticipation. Ce bassin, de régime à dominante nivale intégre un important dispositif hydroélectrique modifiant le régime naturel des écoulements. Le sous-bassin de l'Isère à Moûtiers, d'une surface proche du millier de km2, comportant les caractéristiques typiques de l'ensemble du bassin, constitue une zone test idéale qui permettra d'appréhender judicieusement la modélisation hydrologique complète à terme du bassin de l'Isère à Grenoble. Dans le cadre du projet ALCOTRA - RiskNat, le modèle RS2 (Dubois et al.,2000) développé au LCH-EPFL et adapté au contexte Alpin constitue un bon compromis entre une approche qui permet d'intégrer les spécificités de la zone d'étude et une souplesse de mise en oeuvre, qui sur le plan opérationnel, est un atout capital. La complexité du réseau hydraulique en présence a impliquée une modélisation en deux étapes : calibration du modèle en conditions naturelles puis intégration des ouvrages. A partir de la représentation des aménagements dans le modèle, plusieurs discrétisations spatiales du bassin plus ou moins détaillées ont été imaginées et testées dans un premier temps. Cela a permis d'analyser l'impact de ces différentes représentations des forçages météorologiques sur les termes du bilan hydrologique simulé. Ce contexte de montagne rend particulièrement délicat l'estimation du forçage des précipitations. L'impact de 3 champs de précipitation testés en entrée du modèle sur les simulations de débit a été analysé et s'est révélé bien plus important que celui lié à la discrétisation des forçages météorologiques. Le modèle capable de représenter le mieux possible la météorologie du bassin a été conservé afin d'y représenter les aménagements dans un second temps. Une méthode simple pour les considérer peut s'avérer suffisante, et une relation d'équivalence pour la représentation des prises d'eau permet de favoriser la souplesse du modèle. Néanmoins, à terme, cet outil doit permettre au SPC de se baser sur une estimation plus juste et plus précise du débit de crue, ce qui exige d'intégrer un pas de temps plus fin, i.e. l'horaire, adapté au temps de réponse du bassin. La mise en œuvre de cette prévision horaire est alors plus complexe et requiert une représentation plus détaillée des processus hydrométéorologiques et hydrauliques. Une méthode de désagrégation temporelle pour estimer le forçage des précipitations a été employée. Des premiers résultats encourageants de modélisation horaire sont présentés.

L'objectif technique majeur de cette thèse se rapporte au développement d'un outilde simulation numérique fiable et robuste adapté à la maîtrise et la connaissance dufonctionnement mécanique des ouvrages géotechniques. Cet outil de simulation doitnotamment permettre une maîtrise des scénarii les plus pénalisants pour leur tenue,notamment sous l'aléa sismique.La qualité des résultats d'un tel outil dans le cadre de la méthode des éléments finisest fonction du modèle de comportement utilisé, de la qualité de l'intégration dumodèle et de sa résolution numérique. Dans le cadre de ce travail, le modèleélastoplastique de comportement cyclique des sols de l'ECP (dit de Hujeux) a étéintroduit dans Code_Aster selon un schéma d'intégration implicite, permettant ainsiune représentation fine et précise des phénomènes mis en jeu durant l'aléasismique. Ce modèle possède également l'avantage d'être adapté au comportementde différents types de sols dans le cadre des milieux poreux sous l'hypothèse despetites déformations. Après validation sur des chemins de chargement variés, lemodèle est à présent utilisé pour la simulation de la construction par couches, de lamise en eau et de la tenue sismique de barrages en terre.Le caractère non standard et adoucissant de ce modèle conduit à mettre en oeuvredes techniques de régularisation pour résoudre le problème de dépendancepathologique des résultats aux maillages lors de l'apparition de modes de ruinelocalisée. Le modèle de second gradient de dilatation est utilisé en complément aumodèle de comportement de Hujeux pour contrôler la largeur des bandes delocalisation apparaissant sur les structures étudiées. La prise en compte d'unecinématique enrichie permet de rendre objectives aux maillages les réponses desstructures durant leur phase d'adoucissement mais n'instaure pas l'unicité dessolutions aux problèmes posés suite aux instabilités. Dans le cadre d'essaisbiaxiaux drainés sur des matériaux dilatants exprimés au sein des milieux dusecond gradient de dilatation, il est apparu une dépendance de la largeur desbandes de cisaillement à l'état de contraintes initial en plus des propriétés desmatériaux.A partir d'un exemple analytique d'une bande de matériau cisaillée, cettedépendance a pu être exprimée, comparée et maîtrisée en fonction des paramètresde régularisation par rapport aux résultats des simulations numériques. L'extensionde cette approche à un cas de stabilité de pente sous chargement d'une fondationsuperficielle a ensuite été entrepris. La dépendance des largeurs de bandes à l'étatde contraintes initial est apparue comme un élément clé de la maîtrise du couplageentre le modèle de second gradient de dilatation et les modèles de type Cam-Clay

La plupart des essais géotechniques in situ ne permettent pas d'identifier directement les paramètres constitutifs des couches de sol. L'utilisation de calculs par éléments finis pour dimensionner les ouvrages est ainsi limitée par une mauvaise connaissance des propriétés mécaniques des sols. C'est dans ce contexte que se pose la problématique d'analyse inverse en géotechnique : quelles informations concernant les paramètres constitutifs du sol est-il possible d'obtenir à partir de mesures in situ ? <br />L'objectif de ce travail est de développer une méthode d'analyse inverse permettant d'identifier l'ensemble des paramètres constitutifs d'un sol à partir de mesures géotechniques in situ. La procédure est basée sur un processus d'optimisation par algorithme génétique. L'ensemble des solutions identifiées sont ensuite décrites mathématiquement par une étude statistique de type analyse en composantes principales. Cette étude montre que ce type d'optimisation par algorithme génétique permet d'estimer différentes solutions approchées pour les problèmes inverses de géotechnique. Si toutes les solutions d'un problème ne sont pas identifiées directement par l'algorithme génétique, leur exploitation par une analyse en composantes principales permet d'estimer l'ensemble des solutions du problème inverse. Cette méthode est développée sur des exemples d'ouvrages de soutènement et d'essais pressiométriques.

Thèse de doctorat : Génie Civil : Villeurbanne, INSA : 1999. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. [231]-240.

Texte remanié de : Thèse de doctorat : Art et archéologie : Paris 1 : 2000 : Les monuments de l'eau : aqueducs, châteaux d'eau et fontaines dans la ville moderne (1661-1791). / Bibliogr. p.154-156. Notes bibliogr. Index.

Le béton est un des matériaux les plus utilisés pour la réalisation de bâtiments et ouvrages de génie civil. En situation d'incendie, le béton peut présenter une instabilité thermique au-delà d'une certaine température. Les travaux de recherche dans le domaine permettent d'approfondir la connaissance du comportement du béton à haute température afin d'améliorer la sécurité des bâtiments et ouvrages.Le but de ce travail de recherche est d'étudier les transferts couplés de chaleur et de masse dans les bétons, en utilisant des éprouvettes de grandes dimensions. Cette étude porte sur un béton ordinaire (fc28= 37 MPa) et un béton à hautes performances (fc28=73 MPa). Des éprouvettes cylindriques de grandes dimensions (Ø60x60cm) sont confectionnées, conservées jusqu'à maturité du béton puis soumises à un cycle de chauffage-refroidissement de la température ambiante jusqu'à 600°C à une vitesse de chauffage de 0.1°C/min. Des mesures de température (en surface et à différentes profondeurs des éprouvettes), de pression et de perte de masse sont réalisées au cours du cycle de chauffage - refroidissement. Des mesures de propriétés physiques (masse volumique, perméabilité, conductivité thermique) sont aussi effectués sur des éprouvettes de petites dimensions (formes cylindrique Ø15x5 cm et prismatique 12x8x4 cm) à des températures de 80, 150, 300 et 450°C.Une analyse numérique est faite grâce à un modèle thermo-hydrique implanté dans le code CAST'3M afin de comparer les résultats expérimentaux et numériques.Cette étude a ainsi permis d'approfondir la connaissance des phénomènes couplés qui ont lieu au sein du béton lorsqu'il est porté à une température élevée et de mettre en évidence des résultats non observés sur des éprouvettes de petites dimensions.La comparaison des résultats expérimentaux et numériques a montré que le modèle numérique développé reproduit bien les transferts couplés de chaleur et de masse qui s'opèrent dans le béton lorsqu'il est chauffé de 20 à 600°C.

Les matériaux granulaires présentent un large spectre de propriétés mécaniques. Développer des modèles constitutifs permettant d'intégrer ces caractéristiques dans le cadre de simulations à l'échelle de l'ouvrage demeure un réel challenge scientifique. A cet égard, les approches multi-échelles constituent aujourd'hui une voie très prometteuse. Elles permettent de faire émerger des propriétés macroscopiques à partir de modèles micromécaniques calibrés à l'échelle microscopique.Parmi les modèles multi-échelles, le modèle H marque une avancée majeure pour la prise en compte des effets de la microstructure dans le comportement des matériaux granulaires. La structure du matériau granulaire est décrite par une distribution d'hexagones orientés dans l'espace. A partir d'opérations d'homogénéisation, les contraintes et les déformations incrémentales sont reliées à l'échelle de la distribution, donnant lieu à un modèle de comportement qui a la capacité à reproduire propriétés mécaniques essentielles des matériaux granulaires.Nous étudions dans un premier temps les propriétés mécaniques de l'assemblage hexagonal de grains, élément de base du modèle H, afin d'identifier les conditions menant à sa déstabilisation. Nous réalisons dans un second temps une étude de sensibilité du modèle constitutif vis-à-vis des paramètres micro-mécaniques et microstructurels. Enfin, nous démontrons les capacités opérationnelles du modèle à partir d'essais triaxiaux non drainés réalisés sur un sable lâche liquéfiable.Dans un second temps, le modèle H est implémenté en tant que loi constitutive dans un code de calcul aux différences finies. Des simulations d'essais biaxiaux non homogènes sont conduites afin d'explorer les capacités du modèle à reproduire les différents modes de rupture observés en laboratoire. L'utilisation du modèle H pour modéliser des essais biaxiaux drainés et non drainés met clairement en évidence l'influence de la microstructure sur la réponse mécanique des matériaux granulaires. Enfin, le modèle H est utilisé dans le cadre d'une simulation hydro-mécanique couplée à l'échelle de l'ouvrage pour modéliser le chargement d'une fondation superficielle et la rupture d'une digue soumise à une crue. / Granular materials generally exhibit a broad spectrum of mechanical properties. Developing constitutive models to integrate these properties in the context of simulations at the structure scale remains a real scientific challenge. In this respect, multi-scale approaches offer very promising solutions as they allow the emergence of macroscopic properties from micromechanical models calibrated on a microscopic scale.Among the multiscale models, the H model marks a major step forward in taking into account the effects of the microstructure in the behavior of granular materials. The structure of the granular material is described by an assembly of hexagons, oriented in space. From homogenization operations, stresses and incremental strains are related to the scale of the assembly, giving rise to a constitutive model that has the ability to reproduce the essential mechanical properties of granular materials.We first study the mechanical properties of the hexagonal grain assembly in order to identify the conditions leading to the triggering of its instability. We then carry out a study of the sensitivity of the constitutive model with respect to micro-mechanical and microstructural parameters. Finally, we demonstrate the operational capacities of the model from triaxial undrained tests carried out on a liquefiable loose sand.In a second step, the H model is implemented as a constitutive law in a finite difference code. Simulations of non-homogeneous biaxial tests are carried out in order to explore the model's capacities to reproduce the different failure modes observed in the laboratory. The use of the H model to model drained and undrained biaxial tests highlights the influence of the microstructure on the mechanical response of granular materials. Finally, model H is used in numerical simulations at the structure scale to model the loading of a shallow foundation and the failure of a levee subjected to a flooding event.

De nos jours la quasi-totalité des grandes métropoles du monde comptent avec des réseaux de transport étendus et ont pour la plupart satisfait leurs besoins de construction d’ouvrages souterrains. Cependant le parc des ouvrages existants est vieillissant et une part importante est en service depuis plusieurs décennies, par conséquence, l’entretien et la pérennisation des infrastructures souterraines existantes un enjeu majeur pour la gestion et le développement des villes. En vue d’améliorer leur politique de maintenance, c’est-à-dire pérenniser leur patrimoine et le maintenir dans de bonnes conditions de sécurité et d’exploitation, il est nécessaire que les gestionnaires d’ouvrages puissent mettre à jour leurs techniques de diagnostic (AFTES, 2005). Il est donc impératif de disposer d’outils leur permettant de mieux évaluer l’état réel des ouvrages. Or les méthodes dont disposent à l’heure actuelle les gestionnaires sont le plus souvent soit insuffisantes pour apporter une information quantitative de qualité, soit mal adaptées aux contraintes de ces ouvrages. Dans ce contexte, le projet ANR MéDiTOSS « Méthodologie de Diagnostic des Tunnels et Ouvrages Souterrains en Service » vise à développer une nouvelle méthodologie de diagnostic adaptée à ce type d’ouvrage en caractérisant les différents composants de l’ouvrage (structure du revêtement, terrain encaissant ainsi que leur interface ou contact). L’objectif de cette thèse est de fournir au gestionnaire des indicateurs physiques et mécaniques lui permettant d’orienter sa politique de maintenance en s’appuyant sur une expertise plus certaine. / Maintenance and sustainability of underground structures are the major tasks for infrastructures’ owners. To carry out these tasks, managers need to qualify the actual state of these facilities. There are very few operational methods to describe separately each component of an underground structure (structure lining, contact interface and surrounding soil). Most of them are mainly based on visual inspection. Nevertheless only the intrados of the tunnel is open to visual inspection. To improve their maintenance policy, that is to say sustain their heritage and keep it in good conditions of safety and operational, it is necessary that manager’s can update their diagnosis methods (AFTES, 2005). It is therefore imperative to have tools to better assess the actual condition of structures. However, the methods available at present managers are often either insufficient to provide quantitative information quality or poorly adapted to the constraints of these works. In this context, the ANR project MéDiTOSS "Methodology Diagnostic Tunnels and Underground Structures in Service" aims to develop a new diagnostic methodology adapted to this type of work characterizing the various components of the structure (structure of the lining, enclosing soil and their interface or contact). The objective of this thesis is to provide to the managers of physical and mechanical indicators that will guide its maintenance policy based on a certain expertise.

Les activités scientifiques que nous présentons dans ce manuscrit de thèse s’inscrivent dans la thématique de l’intelligence ambiante, axe stratégique ADREAM au sein du LAAS-CNRS. Depuis plusieurs années notre équipe de recherche N2IS fédère l’approche technologique de la SHM avec pour objectif la surveillance de santé structurelle. En effet, la maturité des matériaux innovants tels que les composites suscitent un intérêt certain auprès des constructeurs aéronautiques, ou bien encore l’utilisation des matériaux de type béton pour des ouvrages d’art, sont autant de structures hétérogènes qui nécessitent une surveillance périodique et/ou continue. Ceci, afin de détecter des cracks, des fissures, des corrosions surfaciques ou bien encore des délaminages. Pour ce faire, les solutions existantes s’appuient usuellement sur des technologies de contrôle non destructif (CND) qui intègrent le plus souvent des réseaux de capteurs à faible consommation interfacés avec des systèmes d’analyses des signaux. Ces approches CND présentent des limitations fonctionnelles majeures : elles ne sont pas versatiles et ne permettent pas d’assurer une continuité de service dans un mode « dégradé » lors d’un fonctionnement sur batterie avec un niveau d’énergie minimal. Notre travail de recherche se situe dans une perspective liée à la quantification d’un niveau de robustesse de structure hétérogène. Il a pour ambition le développement et l’intégration de systèmes matériels mixtes (analogiques/numériques) reconfigurables. Au terme d’une investigation sur les principales solutions technologiques matérielles reprogrammables et compte tenu de la problématique liée aux développements d’algorithmes d’analyse embarqués et de la minimisation de la consommation énergétique des capteurs, le choix s’est porté sur des technologies complémentaires FPAA et FPGA. Initialement nos études de recherche se sont focalisées sur l'étude de fonction analogique matérielle reconfigurable analogique. L'objectif est de démontrer une faisabilité conceptuelle en intégrant un système de conditionnement complexe (implémentation d'une technique de détection synchrone), ceci en considérant le compromis entre la prise de décision d’une reconfiguration à la volée vis-à-vis d’une gestion rationnelle de l'énergie du système. Dès lors, se pose la question de comment intégrer et stocker des données nécessaires au développement d’un traitement numérique performant ? Une solution repose sur une approche hybride avec une puce de type Zynq produite par Xilinx et embarquée sur une Zedboard. Cette solution, plus performante qu’une approche PSoC a permis le développement et l’implémentation de techniques de traitement de signal grâce à des outils d'optimisation et de génération de code de haut niveau. Au terme de ce travail de recherche, les résultats obtenus démontrent la validité des concepts mis en œuvre et permettent d'engager dès à présent le développement d’architectures intelligentes de nouvelle génération / Scientific activities described in this PhD thesis are part of the theme of smart environment, strategy axes of ADREAM with the LAAS-CNRS. Since several years, our research team (N2IS) had a field of interest in SHM (Structural Health Monitoring) with the objective of doing a smart diagnostic on different heterogeneous structures. Indeed, the maturity of innovative materials such as composites triggering interest among aircraft manufacturers, or even the use of materials like concrete structures of civil engineering, all those heterogeneous structures that require periodic monitoring and / or continuous one. This is to detect cracks, disbond, surface corrosion or even delamination. To do this, existing solutions usually rely on technologies of nondestructive testing (NDT) that incorporate mostly sensor networks low-power systems interfaced with analysis of signals. These approaches have significant functional limitations: they are not versatile and do not allow for continuity of service in a "degraded" when operating on battery power with a minimum level of energy mode. Our research is a view related to the quantization level of robustness of a heterogeneous structure. Its aim is the development and integration of hardware reconfigurable mixed (A / D ) systems. After an investigation of the main technological solutions reprogrammable hardware and given the problems associated with developments in analytical embedded and minimizing the energy consumption of sensor algorithms. The choice was based on technologies like FPAA and FPGA. Initially our research studies have focused on the study of reconfigurable analog hardware analog. The objective was to show a conceptual feasibility of integrating a complex conditioning system (implementation of a synchronous detection technique), considering the tradeoff between a decision on the fly reconfiguration and a rational energy management system. Therefore, the question of how to integrate and store data necessary for the development of an efficient digital processing. A solution based on a hybrid approach with a chip produced by Xilinx called Zynq and embedded on a Zedboard. This solution is more efficient than a PSoC approach and allowed the development and implementation of signal processing techniques with tools for optimization and provided a solution of self-generation code trough a graphic interface. Following this research, the results obtained demonstrate the validity of the concepts implemented and allow us to imagine the next smart generation architectures