Quartz-rich mylonites present along the Moine Thrust Zone are well suited for the application of various analytical techniques designed for investigating the flow processes by which rock deformation occurred. These analytical techniques were applied to a suite of samples from the footwall and hangingwall of the Moine thrust exposed along the Allt Pol aâ Mhadaich stream located in the northern part of the Assynt window. Vorticity analyses were performed to determine the relative contributions of pure and simple shear deformation within the penetratively deforming thrust sheets. Integration of vorticity data with 3D strain analyses demonstrated that sub-vertical shortening perpendicular to the flow plane, accompanied by thrust transport parallel extension, occurred during mylonitization, and was driven by emplacement of the overlying Moine nappe. Quartz c-axis fabrics in the mylonites are characterized by well-defined asymmetric Type-1 cross girdles in which internal and external skeletal asymmetries are indicative of a top-to-the-WNW shear sense, compatible with regional thrusting. These c-axis fabrics were also used to estimate deformation temperatures. Differential flow stresses associated with mylonitization were estimated from the grain size of dynamically recrystallized quartz. Deformation temperature and flow stress data were then incorporated into a dislocation creep flow law for quartz to estimate strain rates. Finally, along strike variation in these flow properties at the base of the Moine nappe to the north and south of the APM section were investigated and results from the APM section compared with previously published studies of mylonites exposed in eastern Assynt that occupy similar structural positions. / Master of Science

Dynamically recrystallized quartz microstructure and grainsize evolution along mid-crustal shear zones allows for the estimation of tectonic driving stresses and strain rates acting in the mid-crust. Quartz-rich tectonites from three exhumed mid-crustal shear zones, the Main Central Thrust (MCT; Sutlej valley, NW India), South Tibetan Detachment System (STDS; Rongbuk valley, S Tibet), and Moine thrust (NW Scotland), were analyzed. Deformation temperatures estimated from quartz microstructural and petrofabric thermometers indicate steep apparent thermal gradients (80–420 °C/km) across 0.5–2.3 km thick sample transects across each shear zone. Quartz recrystallization microstructures evolve from transitional bulging/sub-grain rotation to dominant grain boundary migration at ~ 200 m structural distance as traced away from each shear zone. Optically measured quartz grainsizes increase from ~ 30 μm nearest the shear zones to 120+ μm at the largest structural distances. First-order Zener space analysis across the Moine nappe suggests strong phyllosilicate control on recrystallized quartz grainsize. Recrystallized quartz grainsize piezometry indicates that differential stress levels sharply decrease away from the shear zones from ~ 35 MPa to 10 MPa at ~ 200 m structural distance. Strain rates estimated with quartz dislocation creep flow laws are tectonically reasonable, between 10⁻¹² – 10⁻¹⁴ s⁻¹. Traced towards each shear zone strain rate estimates first decrease one order of magnitude before rapidly increasing one to two orders of magnitude at structural distances of ~ 200 m. This kinked strain rate profile is likely due to the steep apparent thermal gradients and relatively constant differential stress levels at large structural distances. / Master of Science

L’ouverture du contact béton-rocher des barrages-voûtes est un phénomène fréquemment observé, qui se traduit par une piézométrie locale caractérisée par des effets non-linéaires : effet de seuil et couplage de ses facteurs explicatifs (effets hydrostatiques, thermiques, et temporels). Afin d’interpréter les mesures d’auscultation correspondantes, il est nécessaire de tenir compte de la non-additivité de ces influences, ce que ne permettent pas les modèles physico-statistiques de type régression linéaire multiple actuellement utilisés par l’ingénierie. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont d’aboutir à une meilleure compréhension des phénomènes hydrauliques ayant lieu à l’interface béton-rocher grâce à l’analyse et interprétation des mesures d’auscultation, et de caractériser l’état de dégradation du contact, en particulier son extension spatiale, à partir de ces mesures. À cet effet, deux modèles ont été développés, l’un basé sur les réseaux de neurones artificiels, l’autre sur une formulation non-linéaire du modèle HST, permettant d’expliciter l’effet des différentes charges sur l’écoulement. L’interprétation de la piézométrie en termes d’effets réversibles et irréversibles a permis de proposer une caractérisation d’ordre géométrique de l’état du contact dans un profil amont-aval, basée uniquement sur la lecture de ces effets. Puis, un modèle analytique d’écoulement a été formulé et investigué, construit à partir de cette description géométrique du contact, qui permet d’interpréter le champ de pression en plusieurs points de mesure d’un même profil. / The aperture of the rock-concrete interface of arch dams is a frequently observed phenomenon that shows through the non-linear features it induces in the local piezometry: threshold effects, couplings between its explanatory factors (hydrostatic effects, thermal effects, temporal effects). In order to interpret the corresponding monitoring measurements, it is necessary to take into account the non-additivity of those influences. This is not feasible with the multi-linear regression models that are commonly used in engineering. In that context, the aim of this thesis is to come to a better understanding of the hydraulic phenomena that occur at the rock-concrete interface based on the analysis and interpretation of monitoring measurements. In parallel, the objective is to characterise the state of deterioration of the contact, and more particularly its spatial extent, thanks to those measurements. To that end, two models were developed, the first one based on artificial neural networks, the second one based on a non-linear formulation of HST, enabling to make explicit the effects of the different loads on the flow. The interpretation of the piezometry in terms of reversible and irreversible effects made it possible to propose a geometrical characterisation of the contact state in an upstream-downstream profile, based only on the analysis of those effects. Then, an analytical flow model was expressed and investigated, built on this geometrical description of the contact. It permits to interpret the pressure field in several measuring points in one profile.

La crue de 1910 de la Seine a eu une incidence directe sur le fonctionnement des différents réseaux (réseau électrique, assainissement des eaux usées, transport, eau potable). Le réseau RATP a été particulièrement atteint dans son fonctionnement. Les dommages qu’une crue centennale pourrait engendrer aujourd’hui risquent d’être plus importants encore car le réseau actuel est plus vulnérable du fait des nombreux équipements électriques et informatiques qu’il comporte. La majorité des émergences (les entrées d’eau) de la RATP est située en zone inondable. Lors d’une crue majeure de la Seine, les écoulements dus aux inondations se propagent directement dans la partie souterraine et centrale du réseau (Métro et RER) par le biais de ces émergences. Cette thèse s'intéresse à la simulation hydrodynamique des écoulements dans le réseau RATP en utilisant le logiciel MIKE URBAN dédié à la modélisation des réseaux d’assainissement. Cette modélisation nécessite une bonne connaissance de l’origine des écoulements pour mieux les prendre en compte. En effet, le réseau RATP est inondé par les eaux superficielles et les eaux d’infiltration. Afin de mieux quantifier les volumes entrants dans le réseau, un modèle physique d’une bouche de métro type a été réalisé. Les résultats des essais physiques ont permis de valider un modèle numérique qui caractérise les écoulements autour d’une bouche de métro et quantifie les volumes entrants. Cela a permis également de proposer une formule théorique de débit tenant compte de la géométrie d’une bouche de métro. Les écoulements par infiltration sont quant à eux modélisés en fonction de la charge de la nappe et validés avec des mesures in situ. Ce travail de recherche a comme objectif d’améliorer et valider un modèle de simulation. Il s’agit de mettre en œuvre un outil opérationnel d’aide à la décision qui permettra à la cellule inondation de la RATP de bien comprendre le fonctionnement de son réseau afin d’améliorer son plan de protection contre le risque inondation. / The 1910 flood of the Seine had a direct impact on the functioning of the different networks (Electricity network, sewerage, transport, water distribution). The RATP network was particularly affected in its functioning. The damage that centennial flood could cause today may be even greater because the current network is more vulnerable because of the numerous electrical and computer equipment that it comprises. The majority of the emergences (The water ingress) of the RATP is located in flood areas. During a major flooding of the Seine, the flows due to the floods propagate directly into the underground and central part of the network (Metro and RER) through these emergences. This thesis is interested in a hydrodynamic simulation by MIKE URBAN, Model used to model the RATP network due to its MOUSE engine developed by DHI for the sewerage networks. This work also presents the results obtained on a physical model of a subway station. The experimental data were used to model water ingress within the RATP network from the subway station. Network protection against infiltration requires a thorough knowledge of underground flow conditions. Infiltrations through the tunnels are estimated numerically. The aim of this research is to improve and validate a simulation model. It is a question of implementing an operational decision support tool which will allow the flood cell of the RATP to understand the functioning of its network in order to improve its flood risk protection plan.