Les forces de contact dans un milieu granulaire se répartissent de façon très inhomogène en un réseau de "chaînes de forces" qui supporte la plus grosse partie des contraintes. Il est primordial de bien comprendre l'influence du désordre des forces à l'échelle du grain sur les propriétés d'équilibre mécanique d'un milieu granulaire à l'échelle macroscopique.<br /><br />La mesure de forces dans un milieu granulaire est délicate à cause d'un couplage fondamental entre les déformations du capteur et la mobilisation des forces de friction entre grains ou entre grains et paroi. Cependant, en définissant proprement le protocole de mesure, nous avons pu améliorer de façon très significative la reproductibilité des résultats en comparaison des mesures que l'on trouve dans la littérature.<br /><br />Nous nous sommes intéressé aux liens qui existent entre la structure de l'empilement granulaire et la répartition des contraintes. Sous l'effet d'un cisaillement ou de vibrations, l'équilibre d'une colonne granulaire dans un silo évolue considérablement ainsi que la structure de l'empilement comme le révèlent des mesures de densité moyenne et locale. Sous le sommet d'un tas de sable formé par écoulement des grains en avalanches, j'ai observé très clairement un minimum ou "trou" de pression, alors que la pression est maximum si les grains sont déposés en couches horizontales. Nous avons aussi mesuré les fluctuations résiduelles de la pression en fonction de la taille des grains ou de la hauteur de remplissage du silo et ai observé que leur dépendance avec la taille des grains montrent une régression statistique anormale en comparaison de celle déduite de la distribution des forces à l'échelle du grain.<br /><br />La plupart des observations sont qualitativement et quantitativement bien reproduites par le modèle OSL dans lequel les contraintes se propagent selon deux directions dont l'une s'identifie à la direction moyenne des chaînes de forces. La notion de propagation anisotrope de forces permet de comprendre la distribution de pression sous un tas ou la forme de la courbe de saturation de la pression dans un silo, y compris les oscillations de la pression en présence d'une surcharge.<br /><br />Nous avons proposé en outre un modèle de durcissement d'arches qui permet d'expliquer l'existence d'un mode d'écoulement fragmentaire après renversement d'un tube rempli de grains et met en évidence le rôle non négligeable de l'élasticité des parois.

La formation Eocène-Oligocène des Grès d’Annot constitue le remplissage gravitaire syntectonique de bassins d’avant-pays complexes, développés au front de l'orogène alpin. Les dépôts relativement distaux de ce système turbiditique s'apparentent à des lobes sous-marins. Ces corps sableux sont caractérisés par une géométrie tabulaire et isopaque à l’échelle pluri-kilométrique. Ce travail met cependant en évidence une extrême complexité dans la répartition des faciès, structures et figures sédimentaires, en lien avec une grande variabilité des processus de transport/dépôt. Ceux-ci sont à l’origine d'objets élémentaires à la géométrie et aux remplissages distincts. Cette forte variabilité sédimentaire implique d'importantes hétérogénéités pouvant influencer la circulation des fluides sur des systèmes réservoirs analogues. A titre de comparaison, une étude complémentaire est effectuée sur un système gravitaire carbonaté (Formation Guwayza, Jurassique moyen, Nord de l’Oman), en contexte de marge passive, afin de discuter de l’importance relative des processus à l’égard du contexte géodynamique sur la variabilité des lobes. / The siliciclastic Annot Sandstones formation (SE France) is composed of a thick series of gravitary deposits and represents the Late Eocene to Early Oligocene northward infill by various types of gravitary deposits of relatively small foreland basins developed in front of the Alpine orogen. This study brings new quantitative data on the terminal deposits of this turbidite system (sand-rich lobes) and focuses on their internal architecture from depositional event scale to elementary object scale. A longitudinal distribution model of elementary objects (from proximal vertically stacked channelized lobes to distal tabular lobes) and associated heterogeneities has been established. Those features have not been accurately described in sand-rich turbidite deposits so far. This high internal variability necessarily implies heterogeneities in terms of petrophysical characteristics (porosity, permeability) and reservoir connection that may have a significant impact on fluid circulation. As a comparison, a similar study on calciturbidites sheet-like lobes from the Middle Jurassic Guweyzah Formation of North Oman is introduced. These results allow reconsidering both sedimentary processes involved in sand-rich lobes and also reservoir models that can be established on field analogues.

Les cultures sportives s’expriment à travers des formes sans cesse renouvelées, soumises à des lectures, relectures, tensions, préemptions, propres à l’existence-même d’un phénomène social.Au sein de ce foisonnement, les pratiques physiques et sportives sur sable méritent une attention particulière. Nous avons choisi de les observer et donner à voir comme des productions et produits humains de l’instant présent, dans un environnement social où l’humain agit et interagit. Après avoir procédé à leur recension et classement, nous avons sélectionné quatre d’entre elles ‒ le beach volley, le beach tennis, le beach rugby et le char à voile ‒ afin de les analyser sous l’angle de ce que font et disent les pratiquants, au sein d’un système complexe, interdépendant, qui met en jeu pratiques, pratiquants et espaces de pratique. À cet effet, les observations, les entretiens, ainsi que les questionnaires que nous avons menés ont permis de montrer que les pratiquants des activités sur sable présentent des caractéristiques communes et des représentations partagées. Cependant, nous constatons que ces activités, le plus souvent saisonnières, drainent, non pas de nouveaux pratiquants, mais bien un public de sportifs qui s’adonne majoritairement à la version beach de son sport de référence, sans les contraintes calendaires des compétitions fédérales (continuité, rupture).Si les espaces de pratique sont décrits comme des territoires d’activités humaines où se créent du lien social, des découvertes, des loisirs et de la dépense physique, il n’en demeure pas moins qu’ils s’avèrent plus domestiqués que sauvages et que la quête de l’autrement et de l’ailleurs reste continûment à l’ordre du jour. / Pas de résumé en anglais

Cette étude s’intéresse au rapport des Anciens Égyptiens au sable, élément naturel omniprésent dans le paysage et le quotidien. Le problème est abordé d’un point de vue textuel et plus particulièrement lexicographique. Pour cela, les mentions de six termes appartenant au vocabulaire du sable sont examinées dans des textes mythologiques et rituels, sur une période comprise entre l’Ancien Empire et l’époque romaine. L’enjeu est de déterminer la perception du sable en contexte et de mettre en évidence les croyances élaborées autour de l’élément. Il s’agit de saisir les principes d’introduction du sable au discours religieux afin de mettre en lumière un mécanisme de pensée spécifique à la religion égyptienne : l’observation naturaliste. / This study focuses on the relations between Ancient Egyptians and sand, a natural element, ever-present in landscape and daily life. It is seen from a textual and especially lexicographical point of view. Therefore, quotes of six words related to the vocabulary of sand are studied in mythological and ritual texts from Old Kingdom to Roman Period. The aim is to establish the perception of sand depending on the context and to reveal the beliefs associated to sand. The introduction of sand in the religious speech is taken into account in order to highlight a way of thinking specific to the Egyptian religion : naturalistic observation.

Les modèles de pile de sable sont une sous-classe d'automates cellulaires. Bak et al. les ont introduit en 1987 comme une illustration de la notion intuitive d'auto-organisation critique.Le modèle de pile de sable Kadanoff est un système dynamique discret non-linéaire imagé par des grains cubiques se déplaçant de colonne parfaitement empilée en colonne parfaitement empilée. Pour un paramètre p fixé, une règle d'éboulement est appliquée jusqu'à atteindre une configuration stable, appelée point fixe : si la différence de hauteur entre deux colonnes consécutives est strictement supérieure à p, alors p grains chutent de la colonne de gauche, un retombant sur chacune des p colonnes adjacentes sur la droite.A partir d'une règle locale simple, décrire et comprendre le comportement macroscopique des piles de sable s'avère très rapidement compliqué. La difficulté consiste en la prise en compte simultanée des modalités discrète et continue du système : vue de loin, une pile de sable s'écoule comme un liquide ; mais de près, lorsque l'on s'attache à décrire exactement une configuration, les effets de la dynamique discrète doivent être pris en compte. Si par exemple nous ajoutons un unique grain à une configuration stable, celui-ci déclenche une avalanche qui ne modifie que la couche supérieure de la pile, mais dont la taille est très difficile à prédire car sensible au moindre changement sur la configuration.En analogie avec un sablier, nous nous intéressons en particulier à la séquence des points fixes atteints par l'ajout répété d'un nombre fini de grains à une même position, et à l'émergence de structures étonnamment régulières.Après avoir établi une conjecture sur l'émergence de motifs de vague sur les points fixes, nous nous pencherons dans un premier temps sur une procédure inductive de calcul des points fixes. Chaque étape de l'induction correspond au calcul d'une avalanche provoquée par l'ajout d'un nouveau grain, et nous en proposerons une description simple. Cette étude sera prolongée par la définition de trace des avalanches sur une colonne i, qui capture dans un mot d'un alphabet fini l'information nécessaire à la reconstitution du point fixe pour les colonnes à la droite de l'indice i. Des liens entre les traces à des indices successifs seront alors exploités, liens qui permettent de conclure l'émergence de traces régulières, pour lesquelles la reconstitution du point fixe implique la formation des motifs de vague observés. Cette première approche est concluante pour le plus petit paramètre conjecturé jusqu'ici, p=2.L'étude du cas général que nous proposons passe par la construction d'un nouveau système mêlant différentes représentations des points fixes, qui sera analysé par l'association d'arguments d'algèbre linéaire et combinatoires (liés respectivement aux modalités continue et discrète des piles de sable). Ce résultat d'émergence de régularités dans un système dynamique discret fait appel à des techniques nouvelles, dont la compréhension d'un élément de preuve reste en particulier à raffiner, ce qui permet d'envisager un cadre plus général d'appréhension de la notion d'émergence. / Sandpile models are a subclass of Cellular Automata. Bak et al. introduced them in 1987 for they exemplify the intuitive notion of Self-Organized Criticality.The Kadanoff sandpile model is a non-linear discrete dynamical system illustrating the evolution of cubic sand grains from nicely packed columns to nicely packed columns. For a fixed parameter p, a rule is applied until reaching a stable configuration, called a fixed point : if the height difference between two consecutive columns is strictly greater than p, then p grains fall from the left column, one landing on each of the p adjacent columns on the right.From a simple local rule, to describe and understand the macroscopic behavior of sandpiles is very quickly challenging. The difficulty consists in the simultaneous study of continuous and discrete aspects of the system: on a large scale, a sandpile flows like a liquid; but on a small scale, when we want to describe exactly the shape of a fixed point, the effects of the discrete dynamic must be taken into account. If for example we add a single grain on a stabilized sandpile, it triggers an avalanche that roughly changes only the upper layer of the configuration, but which size is hard to predict because it is sensitive to the tiniest change of the configuration.In analogy with an hourglass, we are particularly interested in the sequence of fixed points reached after adding a finite number of grains on one position, with the aim of explaining the emergence of surprisingly regular patterns.After conjecturing the emergence of wave patterns on fixed points, we firstly consider an inductive procedure for computing fixed points. Each step of the induction corresponds to the computation of an avalanche triggered by the addition of a new grain, for which we propose a simple description. This study is carried on with the definition of the trace of avalanches on a column i, which catches in a word among a finite alphabet enough information in order to reconstruct the fixed point on the right of index i. Links between traces on successive columns are then investigated, links allowing to conclude the emergence of regular traces, whose fixed point's reconstruction involves the appearance and maintain of the wave patterns observed. This first approach is conclusive for the smallest conjectured parameter so far, p=2.The study of the general case goes through the design of a new system meddling in different representations of fixed points, which will be analyzed via an association of arguments of linear algebra and combinatorics (respectively corresponding to the continuous and discrete modalities of sandpiles). This result stating the emergence of regularities in a discrete dynamical system put new technics into light, for which the comprehension of a particular point in the proof remains to be increased. This motivates the consideration of a more general frame of work tackling the notion of emergence.

Cette thèse est dédiée à l'étude de divers problèmes se situant à la frontière entre combinatoire et théorie des probabilités. Elle se compose de deux parties indépendantes : la première concerne l'étude asymptotique de certaines familles de \cartes" (en un sens non traditionnel), la seconde concerne l'étude d'une extension stochastique naturelle d'un processus dynamique classique sur un graphe appelé modèle du tas de sable. Même si ces deux parties sont a priori indépendantes, elles exploitent la même idée directrice, à savoir les interactions entre les probabilités et la combinatoire, et comment ces domaines sont amenés à se rendreservice mutuellement. Le Chapitre introductif 1 donne un bref aperçu des interactions possibles entre combinatoire et théorie des probabilités, et annonce les principaux résultats de la thèse. Le Chapitres 2 donne une introduction au domaine de la convergence des cartes. Les contributions principales de cette thèse se situent dans les Chapitres 3, 4 (pour les convergences de cartes) et 5 (pour le modèle stochastique du tas de sable). / This Thesis studies various problems located at the boundary between Combinatorics and Probability Theory. It is formed of two independent parts. In the first part, we study the asymptotic properties of some families of \maps" (from a non traditional viewpoint). In thesecond part, we introduce and study a natural stochastic extension of the so-called Sandpile Model, which is a dynamic process on a graph. While these parts are independent, they exploit the same thrust, which is the many interactions between Combinatorics and Discrete Probability, with these two areas being of mutual benefit to each other. Chapter 1 is a general introduction to such interactions, and states the main results of this Thesis. Chapter 2 is an introduction to the convergence of random maps. The main contributions of this Thesis can be found in Chapters 3, 4 (for the convergence of maps) and 5 (for the Stochastic Sandpile model).

L'une des façons de protéger une installation électrique d'une surintensité est d'utiliser un fusible. Les fusibles de la société Ferraz Shawmut contiennent du sable facilitant l'extinction de l'arc électrique créé par la surintensité. L'optimisation de l'arrangement des grains de sable grâce à une vibration permet d'améliorer les propriétés des fusibles. Des éprouvettes de sable, préparées par pluiviation, sont vibrées à différentes fréquences et accélérations. Le comportement dynamique des grains de sable et la compacité montrent une dépendance vis-à-vis de l'amplitude de vibration. Une modélisation énergétique des états vibratoires est réalisée. Une étude de dimensionnement des fusibles montre que dans le cas de vibrations verticales, l'effet de la hauteur de sable sur la compacité du milieu granulaire est prédominant. Tandis que le diamètre des récipients modifie le système convectif. La caractérisation d'empilements granulaires vibrés relaxés par tomographie X montre que les vibrations ne créent pas de ségrégation. Une étude de la compacité locale et des mesures d'intercepts dans les phases "grains" et "pores" permettent l'étude du tassement (dilatation). Des hétérogénéités de structures sont également détectées.

Résumé non disponible

Le manque de granulats de qualité dans certaines régions françaises tend à devenir un problème majeur pour les entreprises de travaux publics. En effet, avec une consommation annuelle de 200 millions de tonnes de granulats, la route se doit de faire face en imaginant de nouvelles solutions comme la valorisation de certains matériaux.La craie, située entre roche et sol, possède une place particulière dans le monde des travaux publics. En effet, si son usage est relativement bien maîtrisé en vue de la réalisation de remblais ou de couches de forme, il en est tout autrement des couches d'assise de chaussées.Ce type de matériau est usuellement rejeté de la conception des assises de chaussées car il ne s'insère pas dans les guides normatifs utilisés par les professionnels de la route. Les performances mécaniques et la grande sensibilité à l'eau de ce matériau ne lui permettent pas d'entrer dans les spécifications requises par les normes. Cependant, il est tout à fait envisageable que la craie trouve sa place de manière totale ou partielle en assise de chaussée.Ce matériau que l'on trouve en abondance dans certaines régions françaises pauvres en granulats "haut de gamme" (Nord-Pas de Calais, Champagne-Ardenne...), pourrait ainsi palier un certain manque, participer à la préservation de ressources naturelles et économiser frais et pollution générés par un approvisionnement lointain.Ces travaux menés en partenariat entre le Laboratoire de Génie Civil de l'Ecole Centrale de Lille et le Laboratoire Routier Eurovia de Loos ont donc pour but de proposer des pistes d'amélioration des performances mécaniques de la craie en vue de sa valorisation en assise de chaussée routière

Cette thèse s'intéresse dans un premier temps aux automates cellulaires réversibles, et dans un second temps aux tas de sable linéaires. Nous construisons diverses simulations reliant les automates cellulaires aux automates à partitions, en particulier celle des automates cellulaires réversibles par les automates à partitions réversibles, ce qui était une conjecture depuis 1990. Par des constructions successives, nous montrons que le ``Billiard ball model'' de Toffoli et Margolus est capable de simuler tous les automates à partitions réversibles de dimension 2. En rassemblant ces résultats, nous montrons qu'il existe des automates cellulaires réversibles capables de simuler tous les automates cellulaires réversibles de même dimension. Dans un espace linéaire, ``Tas de sable'' et ``Chip firing game'' sont équivalents. Nous portons notre attention sur le cas où les grains tombent un à un. Des motifs délimités par des signaux apparaissent au sein des configurations engendrées. Nous étudions la dynamique du système et démontrons un équivalent asymptotique. Nous étendons nos méthodes et nos résultats à d'autres types de configurations initiales. Dans chaque cas étudié, le temps parallèle est inférieur au temps séquentiel dans un rapport de l'ordre du nombre de piles mises en œuvre.