Éditeur(s) : Université de Bretagne Occidentale
Résumé : Study of mineral suspended particulate matter (SPM) is essential to understand ecosystem dynamics. SPM influences light penetration which is closely related to primary production and carries pollutants and nutrients within the water masses. This work aims to study near-surface mineral SPM dynamics in the English Channel using two complementary methods: remote-sensing by satellites and numerical modelling. Firstly, MODIS and MERIS satellite images processed by the IFREMER semi-analytical algorithm and describing non-algal SPM, are analysed to build three statistical models which are able to estimate near-surface SPM using simple variables, e.g., tidal coefficient, significant wave height and mean chlorophyll-a concentration. Secondly, the three-dimensional hydrosedimentary model ROMS (Regional Ocean Modeling System) is applied in the English Channel. It considers tidal forcing along open boundaries, wind stress at the sea-surface, wave-current interactions in the bottom boundary layer and realistic heterogeneous bottom sediments. Results of the more sophisticated statistical model is also used to impose SPM concentrations at open boundaries. Sensitivity tests on SPM boundary conditions show the importance of prescribing realistic sediment concentrations to improve the model predictions. Biological influences on mineral SPM are also tested using settling velocity and critical shear stress for erosion which vary with seasons. Both statistical and numerical models highlight and locate respective influences of tide, waves and biology on mineral SPM. Numerical predictions indicate that near-surface SPM is mainly composed of silts (>70%). Near-surface suspended silts come largely from seabed resuspension alongshore in the Eastern Channel and from the open boundaries of our limited-area coastal model at the West of Cotentin Peninsula and offshore. Near-surface SPM variations are investigated at semi-diurnal, neap-spring tidal cycle time scales and during a wave event. Finally, dynamics of sediments in the turbidity maximum zone around the Isle of Wight is examined depending on hydrodynamical conditions in order to distinguish the role played by advection and local erosion/settling processes in this area. Keywords: Suspended particulate matter, satellite, remote-sensing, modelling, English Channel, sediments, turbidity, tide, wave
L'étude des matières en suspension (MES) minérales est essentielle pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes en Manche : les MES influencent la pénétration de la lumière dans la colonne d'eau, paramètre clé pour la production biologique, et sont susceptibles de transporter des polluants et nutriments. Lors de ce travail, la dynamique des MES minérales de surface en Manche est étudiée à l'aide de deux méthodes complémentaires : l'observation par satellite et la modélisation numérique tridimensionnelle. Dans un premier temps, les images satellite MODIS et MERIS, traitées par l'algorithme semi-analytique développé par l'IFREMER et représentant les MES non-algales de surface, sont analysées afin d'élaborer trois modèles statistiques permettant d'estimer la MES de surface en fonction de variables basiques telles que le coefficient de marée, la hauteur significative des vagues et la concentration moyenne en chlorophylle-a. Dans un deuxième temps, le modèle hydrosédimentaire multiclasse tridimensionnel ROMS (Regional Ocean Modeling System) est implémenté en Manche. Il prend en considération le forçage par la marée aux frontières ouvertes, la contrainte exercée par le vent à la surface de la mer, l'interaction houle-courant en couche limite de fond et l’hétérogénéité spatiale réaliste du lit sédimentaire. Les résultats du modèle statistique le plus sophistiqué sont également utilisés pour forcer la concentration en MES aux frontières ouvertes du domaine de calcul. Des tests de sensibilité sur les conditions limites montrent l'importance de considérer de manière réaliste les sédiments entrant en Manche par les frontières ouvertes lors de la modélisation numérique. L'influence de la biologie sur les MES minérales est testée en utilisant une formulation de la vitesse de chute et de la contrainte critique d'érosion variant saisonnièrement. Grâce à ces deux outils associés, les influences respectives de la marée, de la houle et de la biologie sur les MES minérales sont mises en avant et localisées en Manche. Le modèle numérique prédit que les MES de surface sont composées principalement de silts (>70%). Les silts en suspension en surface proviennent majoritairement du lit sédimentaire près des côtes en Manche orientale et des frontières ouvertes du domaine de calcul à l'ouest de la presqu'île du Cotentin et au large en Manche centrale et orientale. Les variations des MES de surface sont ensuite étudiées aux échelles des cycles de marée semi-diurnes, vive-eau/morte-eau et autour d'un épisode de houles. Enfin, l'évolution de la concentration de sédiments dans la zone de forte turbidité autour de l'île de Wight peut être analysée suivant les conditions hydrodynamiques afin d'évaluer les rôles respectifs des processus locaux d'érosion/dépot et d'advection dans la génération de ces turbidités remarquables. Mots-clés : Matière en suspension, télédétection, satellite, modélisation, Manche, sédiments, turbidité, marée, houle

Droits : 2013 UBO
http://archimer.ifremer.fr/doc/00157/26783/24884.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00157/26783/

Éditeur(s) : Université de Bretagne Occidentale
Résumé : The objective of the present work is to study the formation of the passive continental margins of the Central Segment of the South Atlantic, most particularly the Congo and Angola margins. We propose a combined approach, which integrates structural constraints based on geological cross-sections (based on seismic data) and global constraints based on plate kinematic reconstructions. The structural study is based on : i) MCS and refraction data collected during the ZaiAngo programme (a joint project conducted by Ifremer and Total) ; ii) proprietary, industrial seismic data (courtesy of Total) from the Angola margin and iii) on all available seismic lines from the Africa and Brazil conjugated margins, between Walvis Ridge and the Equatorial Fracture Zones. Based on theses data, three structural domains (continental, transitional and oceanic) have been defined, the major characteristics of which are : Crustal thinning occurs abruptly, mostly below the continental slope, over a lateral distance of less than 50 km. The top of the crust deepens as the Moho shallows. Only a few extensional structures are observed ; tilted blocks are very few (one or two, depending on the profile), found only on the upper part of the slope and sealed by a discordance prior to salt deposition. The transitional domain is characterized by the existence of a pre-salt basin lying over a thin crustal layer. No tilted blocks are observed in this domain and reflectors within the pre-salt sediment series are parallel to the base of the Aptian salt, over distances greater than 100 km, precluding the possibility of any significant deformation that would imply large horizontal motions. Two types of crust are observed in the transitional domain. "Type I" crust is found below the undeformed pre-salt sediment series located below the eastern part of the basin ; it is characterized by an upper layer of thickness greater than 5 km and a abnormal velocity layer (7.2 - 7.6 km/s), up to 6 km thick. "Type II" crust is less than 5 km thick and found below the salt compressive front that affects the western part of the basin. The salt cover is continuous (no erosion surface is observed), from the continental shelf to the western termination of the basin. Salt was not deposited in a confined environment (like in the Mediterranean), but in a shallow water, lagunal environment. This imposes the zero-level and constrains the paleo-bathymetry at the time of salt deposition, which dates the latest stage of margin formation. Understanding the formation of a margin cannot be approached without studying the homolog margin. Therefore, it is of major importance to reconstruct the closure of the ocean bordered by these homolog margins and take into account the constraints imposed by the kinematic reconstructions on the lateral motions of the lithospheric plates. In order to assess the relative position of the plates at the ocean closure (prior to crustal thinning), a global study was thus performed, integrating all geophysical and geological constraints, in the ocean and on land. The role of african intra-plate deformation and its limits and their consequences have been thoroughly studied. To juxtapose the margins of the central segment of the Southern Atlantic, it is all the margins bordering the Equatorial Atlantic that need to be adjuste precisely. The kinematic study of this last region shows that the reconstruction obtained are reliable, unambiguous with a quantifiable precision The best fitting poles (obtained using the PLACA software), show that it is impossible to close the margins beyond the superposition of the salt fronts, from the Angola and Brazil margins. The geological cross-sections based on seismic data from the homolog margins indicate that a 330 km wide basin with thin (< 12 km) crust was present at the time of the fit. This basin cannot result from horizontal movement related to pure stretching or simple shear, or any model implying conservative volume. This conclusion is consistent with the existence of presalt reflectors parallel to the salt layer wich extends to the platform: the formation of the pre-salt basin must be related to vertical motions. The scenario that we propose for the evolution of the Congo-Angola margin consist in four stages: the first phase corresponds to extensional deformation limited to the few tilted blocks observed on the upper part of the slope. During the second phase, the main crustal thinning occurs, vertical motions prevailes, resulting in the formation of the continental slope and in the subsidence of the basin. The third phase corresponds to the first stress striction: deformation is concentrated in a limited section of the basin, which corresponds to the salt compression front. A proto-oceanic crust is formed, probably composed of thinned continental crust intruded by mantle material. The second stress striction corresponds to the finale phase, resulting in oceanisation senso stricto. The evolution described shows that we can not apply conservative models for margin formation (such as McKenzie and Wernicke or any of their avatars). In order to explain this thinning, one should investigate non-conservative models (implying geochemical transformation, small scale convection, intrusion...) such as those proposed in marginal or continental basins with no horizontal movments.
Ce travail de thèse aborde la formation des marges continentales passives dans le segment central de l'océan Atlantique Sud (plus particulièrement au Congo et en Angola), en intégrant une étude en coupe (étude structurale à partir des coupes sismiques) et une étude en plan (étude cinématique). L'étude structurale de la marge a été réalisée à partir des données de sismique réflexion et réfraction de la campagne Zaïango et d'une compilation de données sismiques réflexion existantes sur toutes les marges africaine et brésilienne entre les zones de fracture équatoriales et la ride de Walvis. L'interprétation de ces données a permis d'individualiser la structure de la marge en trois domaines : continental, transitionnel et océanique et de déterminer quelques points majeurs sur la structuration de la marge. L'amincissement est abrupt, localisé dans la zone de pente continentale et restreint à 50 km. La marge montre peu de structures distensives : seuls un ou deux blocs basculés sont observés en haut de pente continentale. Le domaine transitionnel est caractérisé par la géométrie particulière de la sédimentation anté-salifère, l'absence de blocs basculés et la faible épaisseur de croûte. La couche sédimentaire anté-salifère montre des réflecteurs plans jusqu'à la base du sel, continus sur 100 km, éliminant toutes possibilités de déformation du socle pendant et après son dépôt. La croûte du domaine transitionnel peut-être divisée en deux types : une croûte de type I sur laquelle se déposent les sédiments non déformés, et une croûte de type II sur laquelle se superposent les limites du « front compressif salifère » bien exprimé dans les séries postsalifères. Enfin le sel, que l'on observe depuis la plate-forme jusqu'au bassin profond, ne se dépose pas dans un bassin confiné (comme en Méditerranée) mais à un niveau proche de 0 m (ressemblant probablement à un dépôt de type lagunaire) et donne la paléo-bathymétrie au moment de son dépôt qui marque la fin de la période de formation de la marge. La compréhension de la genèse d'une marge ne peut être approchée sans son homologue. Cette simple constatation, cette évidence, montre toute l'importance que l'on doit apporter à la reconstruction cinématique initiale de l'océan qui borde ces marges homologues et aux contraintes imposées par les reconstructions cinématiques sur les mouvements horizontaux des plaques lithosphériques. Afin d'étudier la position des marges au moment de cette fermeture, c'est-à-dire avant amincissement, une étude globale intégrant l'ensemble des données disponibles, géophysiques et géologiques, océaniques et continentales, a été réalisée. Le rôle de la déformation intraplaque africaine, ses limites et leurs conséquences a, en particulier, été l'objet d'une attention poussée. Pour juxtaposer les marges du segment central, ce sont toutes les marges de l'océan Atlantique Equatorial qui doivent être ajustées précisément. L'étude cinématique réalisée de la région équatoriale montre que l'on obtient une reconstruction fiable et sans ambiguïté, avec une précision que l'on peut quantifier. Les pôles issus de cette étude (et calculés avec le Logiciel PLACA) indiquent qu'il est impossible d'obtenir une fermeture plus serrée que celle qui conduit à la superposition des fronts salifères brésilien et angolais : les coupes issues de la sismique réflexion des deux marges indiquent qu'il subsiste un bassin aminci, large de plus de 330 km et dont la croûte n'excède jamais 13 kilomètres d'épaisseur. La formation de ce bassin ne peut résulter de mouvements horizontaux, ce qui exclut un amincissement par étirement (pure stretching) ou par l'existence d'une faille de détachement (simple shear) ou par quelque modèle conservatif que ce soit. Cette constatation corrobore l'observation de la présence d'horizons anté-salifère parallèles, entre eux et au sel, couche salifère que l'on retrouve sur la plate-forme : la création de ce bassin anté-salifère ne peut être que liée à un mouvement vertical. Le schéma d'évolution que nous proposons à partir des données structurales et des contraintes cinématiques présente quatre étapes : le premier stade correspond à une phase de déformation distensive limitée aux quelques rares blocs basculés observés en haut de pente continentale. C'est durant la deuxième étape que se déroule la phase d'amincissement principal, les mouvements verticaux prévalent, aboutissant à la formation de la pente continentale et à la subsidence du bassin. La troisième phase correspond à une première striction des contraintes : la déformation se concentre sur une partie réduite du bassin, coïncidant avec le front salifère compressif. Une proto-croûte océanique se forme, probablement composée de croûte continentale amincie et intrudée de matériel mantellique. La seconde striction correspond à la phase finale de formation de la marge et aboutit à l'océanisation sensu stricto. L'étude cinématique et la description de l'évolution de la marge à partir des données sismiques montre donc que l'on ne peut envisager l'application d'un modèle de genèse des marges avec conservation de volume (type McKenzie ou Wernicke et leurs avatars) : pour expliquer l'amincissement du bassin, il faudrait probablement nous intéresser aux modèles non-conservatifs (impliquant transformation, convection à petite échelle, ...) qui sont déjà invoqués pour la formation des bassins marginaux ou continentaux, sans mouvements horizontaux.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2003/these-82.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/82/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This work provides new constraints on the development and on the distribution of the deformation in the upper mantle and particularly beneath transform plate boundaries. USArray experiment and the remarkable increase of the dataset in California for the past ten years allowed us to scrutinize the lateral variations of the anisotropy in the vicinity of the San Andreas Fault zone. We have confirmed and increased the detection of two layers of anisotropy beneath this plate boundary. The first layer, located in the lithosphere, is related to the deformation induced at the fault, and the other one, located in the asthenosphere, is coherent with the anisotropy observed far from it, its origin is however less clear. We show that the deformation zone associated both to the San Andreas, Calaveras and Hayward Faults, is likely 40 km wide at 70 km depth. We then performed numerical thermomechanical modeling (ADELI) of the displacement of a transform plate boundary associated with the computation of the development of crystallographic fabrics using a viscoplastic selfconsistent approach (VPSC). We analyzed the distribution of the deformation in the model ant looked after the possible interactions at depth between deformation caused at surface by the strike-slip dynamic of the fault and the shearing at the base of the lithosphere caused by the horizontal displacement of the plates. Elastic properties derived from the crystallographic fabrics modeled, show that such interactions exist and induce, beneath the fault zone, a progressive rotation of the crystallographic fabrics with depth. Seismological signature of these smooth rotations is however not relevant with the presence of two anisotropic layers as proposed beneath California. We thus consider that a decoupling zone exists between the lithosphere and the asthenosphere beneath the California to account for the sharp separation between a lithospheric and an asthenospheric deformation. We furthermore estimate that anisotropy observed far form the San Andreas Fault in California cannot be explained only by the drag of the asthenosphere by the North America lithosphere as proposed in our article. Indeed, we can only expect few tenths of second of splitting delay from the anisotropic properties derived from the numerical modeling of a plate moving in the same direction and in the same velocity than the North American lithosphere only for 10 Ma of displacement. As delays observed in California rather reach 1.5 s, anisotropy in this region thus requires the existence of an active asthenospheric flow to be explained.
Le travail réalisé pendant cette thèse a permis d'apporter de nouvelles contraintes sur le développement et la distribution de la déformation dans le manteau supérieur et plus particulièrement au niveau des grandes limites de plaques décrochantes. Grâce à l'apport de l'expérience USArray et d'une dizaine d'années d'enregistrements sismologiques supplémentaires, nous avons pu étudier, de manière précise, les variations d'anisotropie dans le voisinage de la Faille de San Andreas. Nous avons confirmé et étendu l'observation de deux couches anisotropes sous cette limite de plaque. On y observe une première couche localisée dans la lithosphère marquant la déformation induite à la limite de plaque, et une autre, asthénosphérique, cohérente avec l'anisotropie observée loin de la faille et d'origine plus discutée. Nous avons montré que la zone de déformation associée aux failles de San Andreas, Calaveras et d'Hayward a, vraisemblablement, une largeur d'au moins 40 kilomètres en base de lithosphère, sous chacune de ces failles. Nous avons ensuite procédé à la modélisation thermomécanique (ADELI) de la migration d'une limite de plaques décrochante couplée à une modélisation du développement de fabriques cristallographiques par une approche viscoplastique auto-cohérente (VPSC). Ceci nous a permis d'y observer le développement de la déformation et les conséquences des possibles interactions entre la déformation décrochante en surface et le cisaillement en base de lithosphère dû au déplacement horizontal des plaques. Les propriétés élastiques déduites des fabriques cristallographiques modélisées montrent que de telles interactions existent et provoquent, sous la limite de plaques, une rotation des orientations cristallographiques avec la profondeur. Le signal associé à ces rotations progressives n'est toutefois pas cohérent avec la présence de deux couches d'anisotropie comme proposée sous la faille de San Andreas. Nous pensons par conséquent qu'il existe, sous la Californie, une zone de découplage entre la lithosphère et l'asthénosphère, permettant d'individualiser une déformation lithosphérique d'une déformation asthénosphérique. Nous estimons, en outre, que l'anisotropie observée dans l'asthénosphère sous la Californie ne peut être expliquée seulement par le cisaillement induit par le déplacement de la lithosphère Nord Amérique. En effet, les propriétés anisotropes obtenues par modélisation à partir d'une plaque se déplaçant dans une direction et une vitesse proche de celle de la plaque Amérique du Nord montrent qu'on ne peut espérer guère plus que quelques dixièmes de seconde de délai au bout de 10 Ma de déplacement. Les déphasages mesurés en Californie étant de l'ordre de 1,5 s, il est donc nécessaire d'invoquer la présence d'écoulements mantelliques actifs sous cette région.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The presence of obstacles met in natural environment by the flow, influences the dispersion of air pollutants which it carries. This thesis, based on spatiotemporal micro-meteorological measurements in tropical region, aims at studying the dispersion of compounds emitted by the ecosystem mangrove according to the weather conditions. At a daily scale, the meteorological analysis reveals, besides the presence of Trade Winds, the existence of thermal flows of which nocturnal thermodynamic parameters have been defined. The field observation has shown that the weak intensity of the wind disadvantages the dispersion of compounds emitted during the night. At a finer scale, the existence of a spectral gap separating large scale phenomena of those related to turbulence has been demonstrated. These last ones were treated by spectral and statistical approaches to quantify the turbulent fluxes of momentum and sensible heat during the night, for an averaged duration of 13 minutes. The stratification of the surface layer has been considered and determined by Monin-Obukhov similarity theory. The measurements acquired at night and the application of Kolmogorov theory allowed us to deduct the dissipation rate of energy and the size of the vortices at 5.5 meters in height. This work has also led us, by gas chromatography coupled to mass spectrometry, to identify, in mangrove, sulphurated volatil organic compounds, organohalogen, BTEX, ... All these results will later serve to feed dispersion models related to the studied ecosystem.
La présence d'obstacles rencontrés en milieu naturel par l'écoulement, influence la dispersion des polluants qu'il transporte. Cette thèse, fondée sur des mesures micro-météorologiques spatio-temporelles en région tropicale, vise à étudier la dispersion de composés émis par l'écosystème mangrove en fonction des conditions météorologiques. A l'échelle journalière, l'analyse météorologique révèle, outre la présence des Alizés, l'existence d'écoulements thermiques dont des paramètres thermodynamiques nocturnes ont été définis. L'observation terrain nous a montré que la faible intensité du vent défavorise la dispersion des composés émis durant la nuit. A une échelle plus fine, l'existence d'un trou spectral séparant les phénomènes de grande échelle de ceux liés à la turbulence a été mise en évidence. Ces derniers ont été traités par des approches spectrale et statistique pour quantifier les flux turbulents de quantité de mouvement et de chaleur sensible, pendant la nuit, pour une durée de moyenne de l'ordre de 13 minutes. L'état de stratification de la couche de surface a été pris en compte et déterminé par la théorie de similitude de Monin-Obukhov. Les mesures nocturnes effectuées et l'application de la théorie de Kolmogorov ont permis de déduire les taux de dissipation de l'énergie et la taille des tourbillons à 5,5 m d'altitude. Ce travail a également conduit, par l'analyse chromatographique en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, à l'identification, en mangrove, de composés organiques volatils soufrés, des organohalogénés, des BTEX, ... L'ensemble de ces résultats servira ultérieurement à alimenter les modèles de dispersion spécifiques liés aux écosystèmes étudiés.
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NNT : 11AGUY0438
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Résumé : En 2003 des mesures au spectromètre IR à Transformée de Fourier (FTIR) ont permis d'identifier et de mesurer les COV émis par la décharge à ciel ouvert de la Gabarre, principale de l'île Guadeloupe, située entre une zone urbaine et une mangrove. Ces COV ont été retrouvés (2004) la nuit dans les cités, justifiant les plaintes des riverains. Dans le cadre de cette thèse, des mesures au spectromètre de masse portatif MS 200 ont validé ces résultats du FTIR. De nouvelles mesures au MS 200 ont été menées dans toute la zone de la décharge. Les cités concernées étant à l'opposé du flux synoptique d'Alizés-Est, les facteurs météorologiques permettant la dispersion et le transport des COV de la décharge vers la zone urbaine ont été recherchés. La diminution nocturne de l'intensité des Alizés au dessus de l'ile peut laisser place à des phénomènes locaux tels les brises. L'idée d'une brise terre-mer a été éliminée. Un maillage autou~ de la décharge (cités et mangrove) avec 8 thermomètres a révélé un îlot de chaleur urbain nocturnegénérant une brise thermique d'environ Ims- I (mesurée et calculée). Avec les radiosondages Météo France et un SODAR installé dans la décharge, une très forte stabilité dans les basses couches atmosphériques de la couche limite nocturne avec une inversion de surface d'environ 120mvv apparait. Ces facteurs expliquent la pollution des cités par les COV de la décharge, Un modèlevGaussien en tenant compte a été validé par les mesures de COV.vCette étude peut être étendue à d'autres décharges à ciel ouvert et à d'autres types de traitement de polluants de décharge.
In 2003, the VOC emissions coming from "La Gabarre", the main open landfill in Guadeloupe, located in-between an urban area and a mangrove, were identified and quantified with a portable FTIR spectrometer. In 2004, COVs found at nighttime in the urban area nearby confirmed why residents complain about. As part of this thesis, portable mass spectrometer MS 200 measurements validated these FTIR figures. New systematic SM measurements have been carried on around the landfill. Since the polluted urban area stands on the opposite way of the East Trade winds synoptic flux, aIl the weather factors likely to scatter and transport the dump COVs were scrutinized. At night, the strength of the Trade winds decreases over Guadeloupe, which may give way to local phenomena such as breezes. The occurrence of land/sea breeze was eliminated. A close surveying surrounding the landfill with 8 thermometers both in the projects and in the mangrove revealed an urban heat island causing thermal breezes of about lms-l (measured and calculated). Using soundings from Meteo France, and a SODAR inside the dump, we found a great stability of the night boundary layer with a surface inversion near 120m. Pollution of the nearby urban area with landfill COVs is elucidatcd by the above factors. A transport Gaussian model is in agreement with COV measurements. This study can be extended to different open landfills and different types of polluting matters processes in dumps

http://www.theses.fr/2013AGUY0700/document

Résumé : L’objet de cette thèse est l’étude des comportements mécanique et à la corrosion d’un nouveau système de fondation, dit pieux SPIRMEC, adapté aux structures légères. Le travail s’est focalisé sur deux grands aspects. Le premier aspect concerne l’analyse du comportement sous chargement axiale des pieux SPIRMEC sur la base de l’expérimentation et de la modélisation numérique dans un sol mou non cohésif. Quant au deuxième aspect, il traite du problème de la corrosion de l’acier constituant le pieu dans un environnement tropical humide. Le comportement des pieux SPIRMEC sous une charge axiale de traction, dans un sol fin non cohésif, a montré le développement d’une surface cylindrique de rupture. Celle-ci ne dépend pas de la configuration géométrique des pieux tel que : l’espacement S, le diamètre d’hélice Dh et le diamètre du tube d. En adoptant ce critère de rupture et à l’aide d’une analyse statistique des données, nous avons proposé quatre méthodes analytiques de prédiction de la capacité portante des pieux SPIRMEC à partir des essais in-situ et au laboratoire qui sont: •Méthode CPT basée sur la résistance de pointe pénétromètrique (essai CPT), •Méthode MPT basée sur la pression limite pressiomètrique (essai MPT), •Méthode du couple d’installation, •Méthode analytique basée sur les paramètres de cisaillement de sol notamment l’angle de frottement interne (essais triaxial et boîte de cisaillement). Ces méthodes tiennent compte de la géométrie du pieu, du procédé de mise en oeuvre et de la compacité du sol. L’analyse de performance des méthodes proposées a montré que les méthodes analytique et CPT représentent mieux le comportement des pieux testés. La modélisation numérique du comportement des pieux SPIRMEC sous charge axiale de traction a été également étudiée à l’aide du code de calcul Plaxis 2D. Un modèle axisymétrique a été adopté pour modéliser la géométrie de la structure. Le modèle de comportement hardening soil a été retenu pour modéliser le comportement élastoplastiq des couches de sol. Un modèle élastique linéaire a été retenu pour le pieu. Quant au comportement de l’interface sol-structure, il a été pris en compte par un modèle élastoplastique basé sur les critères de Mohr-Coulomb. L’expansion du sol résultant de l’installation des pieux a été approchée par une cavité cylindrique. Cette dernière a été modélisée par des déformations volumiques anisotropes. Nous avons constaté, qu’appliquer une déformation volumique de l’ordre de 40% permet une bonne concordance entre les résultats numériques et expérimentaux. L’étude paramétrique nous a également permis de constater l’existence d’une variation linéaire entre la capacité portante et l’espacement S. Le comportement de l’acier galvanisé dans le sol a été également étudié au moyen de trois approches: électrochimique, visuelles grâce au microscope électronique et gravimétrique. Les tests électrochimiques de corrosion du zinc ont été réalisés dans la solution de sol artificielle pour deux périodes bien distinctes : saison des pluies et après 8 mois de contact sol-pieu. Une forte dépendance est constatée de la vitesse de corrosion de zinc au pH et à la conductivité de la solution. La vitesse de corrosion est plus importante en saison des pluies qu’après 8 mois de contact de pieu avec le sol. Les fortes concentrations en sulfates semblent augmenter la vitesse de corrosion. Les analyses menées au MEB montrent que la zone de fluctuation de nappe et en surface externe (sol/air) sont les zones les plus corrodées. La comparaison entre les différentes techniques d’évaluation de la vitesse de corrosion a montré que l’eau de nappe peut être utilisée comme un milieu représentatif du profil chimique d’un sol non cohésif et légèrement granulaire.
The purpose of this thesis is to study the both behaviors mechanical and of the corrosion of a new foundation system, called spirec piles, for lightweight structures. The work was based on two main aspects. The first aspect concerns the analysis of behavior of the spirmec piles under axial loading on the basis of experimental and numerical modeling in a non-cohesive soft soil. On the second aspect, it addresses the problem of corrosion of steel forming the pile in a humid tropical environment. The behavior of the tested piles under axial traction load, in a non-cohesive soil, showed the development of a cylindrical surface of failure. This does not depend on the geometrical configuration of the tested piles such that: the spacing s, the helix diameter dh and the diameter of the shaft. By adopting this failure criterion and using statistical data analysis, we proposed four analytical methods for predicting the bearing capacity of the piles from in-situ and laboratory tests, which are: cpt method based on tip resistance penetrometer (cpt test), mpt method based on pressuremeter limit pressure (test mpt), method of installation torque and analytical method based on the shear parameters of soil (triaxial tests and shear box). These methods take into account the geometry of the pile, the method and implementation of soil compaction. Performance analysis of the proposed methods showed that the analytical methods and cpt represent better the behavior of piles tested. An axisymmetric condition was assumed to model this geometry in two-dimensional space. In this study, we proposed to model the pipe screw pile with plates elements available in plaxis 2d. The helixes were modeled as circular disks. Interface elements were incorporated along the pile to simulate the soil-pile interaction. Hardening soil model was chosen to describe the soil with drained behavior was assigned for all layers. Linear elastic for pile and elastic plastic model based on the mohr-coulomb criterion was used to describe the interface behavior. The lateral expansion generated by the pile shaft was modeled by anisotropic volumetric strains (ɛxx=ɛzz, ɛyy=0). The pile behavior under tensile loading at different volumetric strains, it is clear that the best fit was obtained at volumetric strain of 40%. The parametric study also allowed us to establish the existence of a linear variation between the bearing capacity and spacings. The behavior of the galvanized steel in the ground has also been studied using three approaches such as: electrochemical, microscopic imaging and gravimetrically. Electrochemical tests of the corrosion of the zinc have been made in artificial soil solution into two periods, the rainy season and after eight months of contact soil-pile. Is a strong dependence of the observed corrosion rate of the zinc at the ph and conductivity of the solution. The corrosion rate is higher in the rainy season compared to eight months of contact of the pile with soil. High sulfate concentrations increase the rate of corrosion. The meb analysis shows that the fluctuation zone of the water table is the most corroded area. Comparison between the different methods of evaluating the corrosion rate showed that the ground water may be used as a representative profile of the chemical environment of a non-cohesive soil and slightly granular.

http://www.theses.fr/2014AGUY0790/document