Dissertations / Theses: 'DEM Soil'

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Fakih, Mahmoud. "Modélisation numérique discrète de la croissance racinaire dans un sol : relation force-forme." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT323/document.

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Abstract:

Les racines des plantes jouent un rôle important dans la croissance et le développement des plantes, et il est bien connu que les interactions mécaniques entre une croissance racinaire et le sol environnant peuvent avoir un impact majeur sur la croissance des racines et par conséquent sur la production de biomasse végétale. Ces interactions mécaniques sont l'un des nombreux facteurs qui peuvent expliquent la variabilité de l'architecture des racines, y compris les facteurs génétiques, environnementaux et l'instabilité du développement. Mais ce facteur a souvent été sous-estimé. Nous supposons que la structure hétérogène du sol à l'échelle des grains, démontrée par la large répartition des forces, peut influencer d'une manière significative sur les trajectoires de croissance des racines. Ce travail de thèse vise à déterminer comment les grains dans les sols granulaires se réorganisent sous l'action de la croissance des racines, et en retour, comment les forces résultantes agissant sur les apex des racines modifient leur développement, y compris la cinématique de leurs trajectoires. Nous avons développé un modèle numérique 2D de la croissance des racines dans un milieu granulaire en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM). Le modèle est capable de calculer les forces de contacts grain-grain et racine-grain dans un milieu granulaire. Le système racinaire est modélisé en utilisant des chaînes d'éléments de spheroline connectés. L'orientation de la croissance des racines, à chaque étape de croissance est déterminée par la dynamique de la racine entière sous l'action des forces élastiques internes et des forces de réaction exercées par les grains, ces sont les interactions mécaniques qui contrôlent la croissance numérique dans le modèle.Des études paramétriques ont été réalisées afin (i) d'estimer l'influence de la structure granulaire (distribution de grains de diamètre, la cohésion, la fraction volumique ...) et les propriétés mécaniques des racines (la rigidité à la flexion) sur le signal de force axiale agissant sur la pointe de la racine, et sur les trajectoires et (ii) de définir les lois physiques générales qui peuvent être utilisées en outre pour analyser des données expérimentales. Les courbes de distribution des forces axiales calculées normalisées par leurs moyens au cours d'une période donnée de la croissance, sont caractérisées par une loi de puissance décroissante pour les forces en dessous de la force moyenne, et une décroissance exponentielle pour les forces ci-dessus de la force moyenne, reflétant ainsi la large répartition des forces à l'intérieur d'un matériau granulaire. Une analyse de l'écart-type des déformations locales des trajectoires des racines, résulte deux régimes en fonction la rigidité de la racine. Une première lorsque le sol contrôle les déformations des racines, et une deuxième lorsque la racine est trop rigide, et se déplace plus les grains environnants durant la croissance
Plant roots play an important role in the growth and development of plants, and it is well known that the mechanical interactions between a growing root and the surrounding soil can have a major impact on root growth and consequently on plant biomass production. These mechanical interactions are one of numerous factors that explain the variability of root architecture, including genetics, environment and developmental instability. But this factor has often been under-estimated. I hypothesize that the heterogeneous structure of soil at the particle scale, demonstrated by the broad distribution of forces, can significantly influence root growth trajectories. This thesis aims at determining how grains in granular soils are reorganized under the action of growing roots, and in return how the resulting forces acting on root tips modify their development, including the kinematics of their trajectories, in order to develop a general biophysical law of root-soil mechanical interactions. I developed a 2D numerical model of root growth in a granular medium using a Discrete Element Model (DEM). The model is able to compute grain-grain and root-grain contact forces within a granular medium. The root system is modelled using chains of connected spheroline elements. The orientation of root growth at every growth step is determined by the dynamics of the whole root under the action of its internal elastic forces and reaction forces exerted by the grains, which are the mechanical interactions that control numerical growth in the model.Parametric studies were carried out in order to (i) estimate the influence of granular structure (grain diameter distribution, cohesion, volume fraction) and root mechanical properties (root bending stiffness) on the axial force signal acting on the root tip, and on the root trajectories and (ii) define general physical laws that can be used further to analyze experimental data. The distribution curves of computed root tip-grain forces normalized by the mean force during a given period of growth were characterized by a decreasing power law for forces below the mean force, and an exponential fall-off for forces above the mean force, thus reflecting the broad distribution of forces inside the granular material. An analysis of the standard deviation of the local deformations of root trajectories resulted in two different regimes with regard root stiffness. In the first regime, soil controlled the root deformation and in the second, the root trajectory was straighter and displaced more significantly the surrounding grains during growth

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Yue, Peng. "A micro mechanical study of critical state soil mechanics using DEM." Thesis, University of Nottingham, 2016. http://eprints.nottingham.ac.uk/38060/.

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Abstract:

One of the greatest breakthroughs in soil mechanics was the development of Critical State Soil Mechanics (CSSM) in the 1950s and 1960s and the derivation of a continuum elasto-plastic constitutive model, namely Cam clay, which was the foundation for other continuum models for clays, and much later for sands. However, as yet there has been no micro mechanical analysis which explains the existence of such continuum models; such a micro perspective must take into account the discontinuous nature of soil. Without such insight, the engineer cannot understand which micro parameters affect soil behaviour. This work uses the discrete element method (DEM) to model a silica sand as a sample of discrete particles, with properties which have been calibrated against experimental data in previous work, to build up a micro mechanical picture of the behaviour of sand under different loading conditions. The simplest of loading conditions is the one dimensional or oedometer test and has been modelled to check whether this agrees with previously published research. The simulated sample has then been subjected to isotropic compression to establish a normal compression line in log voids ratio – log stress space, and which turns out to be parallel to the one-dimensional normal compression line, in agreement with CSSM. The evolution of the isotropic normal compression line is due to local shear stresses within the sample, and the origin of the existence of both lines lies in the evolution of a fractal distribution of particles with a fractal dimension of 2.5. The effect of boundary particles has then been minimised by choosing an appropriate aspect ratio and a smaller number of particles in the sample to give a computational time which is acceptable for subsequent shearing to critical states. Isotropically normally compressed samples have been unloaded to different stress levels and sheared to critical states. A unique critical state line (CSL) exists at high stress levels, which is parallel to the normal compression lines, in agreement with CSSM. At low stress levels, the CSL is not linear and is non-unique; that is to say it is a function of preconsolidation pressure because the fractal distribution of sizes has not fully evolved. Samples sheared on the dense side of critical dilate and have a peak strength whilst loose samples exhibit ductile contraction, in agreement with CSSM. At a critical state, the work shows that crushing continues in the formation of ‘fines’, small particles with smaller than 0.1mm dimensions, which plays no part in the mechanical behaviour, which is reflected in the average mechanical co-ordination number and which means that plastic hardening can be assumed to have ceased at a critical state. For the isotropically overconsolidated samples sheared to critical states, a number of different definitions of yield have been used to establish a yield surface in stress space. The work shows that a previously published yield surface for sand (Yu, 1998; McDowell, 2002) gives a good representation of the behaviour, and it has therefore been shown that the sample of discrete particles has been shown to give rise to observed continuum behaviour. The work is, to the author’s knowledge, the first that has shown a DEM soil to show many of the desirable features of sand, in that the sample qualitatively gives normal compression lines and a CSL of the correct slope, which obeys CSSM and which gives a Cam Clay type yield surface in stress space. The work means that the established model can be used in the study of other micro mechanics problems such as particle shape and time effects and the application of DEM to boundary value problems directly.

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Huang, Xin, and 黃昕. "Exploring critical-state behaviour using DEM." Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2014. http://hdl.handle.net/10722/206742.

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Abstract:

The critical state soil mechanics (CSSM) framework originally proposed by Schofield & Wroth (1968) has been shown to capture the mechanical behaviour of soils effectively. The particulate implementation of the discrete element method (DEM) can replicate many of the complex mechanical characteristics associated with sand. This research firstly shows that the CSSM framework is useful to assess whether a DEM simulation gives a response that is representative of a real soil. The research then explores the capacity of DEM to extend understanding of soil behaviour within the CSSM framework. The influence of sample size on the critical-state response observed in DEM simulations that use rigid-wall boundaries was examined. The observed sensitivity was shown to be caused by higher void ratios and lower contact densities adjacent to the boundaries. When the void ratio (e) and mean stress (p’) of the homogeneous interior regions were considered, the influence of sample size on the position of the critical state line (CSL) in e-log(p’) space diminished. A parametric study on the influence of the interparticle friction (μ) on the load-deformation response was carried out. The macro-scale stress-deformation characteristics were nonlinearly related to μ and the particle-scale measures (fabric, contact force distribution, etc.) varied systematically with μ. The limited effect of increases in μ on the overall strength at high μ values (μ>0.5) is attributable to transition from sliding-dominant to rolling-dominant contact behaviour. A μ value higher than 0.5 leads to a CSL in e-log(p’) space that does not capture real soil response. True-triaxial simulations with different intermediate stress ratios (b) were performed. The dependency of strength on b agreed with empirical failure criteria for sands and was related to a change of buckling modes of the strong force chains as b increased. DEM simulations showed that the position of the CSL in e-log(p’) space depends on the intermediate stress ratio b. This sensitivity seems to be related to the dependency of the directional fabric anisotropy on b. The link between the state parameter and both soil strength and dilatancy proposed by Jefferies & Been (2006) was reproduced in DEM simulations. A new rotational resistance model was proposed and it was shown that the new model can qualitatively capture the influence of particle shape on the mechanical behaviour of sand. However, it was shown that the effect of rotational resistance is limited and to quantitatively compare the DEM simulation results with laboratory testing data, e.g., the critical-state loci, it is necessary to use non-spherical particles.
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Civil Engineering
Doctoral
Doctor of Philosophy

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Mok, Benjamin Chit Man. "An investigation of strain localization in cemented sands and mechanisms of stiffness anisotropy using the dem simulations /." View abstract or full-text, 2007. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?CIVL%202007%20MOK.

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Preko, Kwasi. "Determination of Volumetric Soil Water Content Using Ground Penetrating Radar Bestimmung des volumetrischen Bodenwassergehaltes mit dem Bodenradar /." [S.l. : s.n.], 2007. http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/1000007396.

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Nishiyama, Kenta. "Analysis of Soil-Tire Interaction Using a Two-Dimensional Finite Element-Discrete Element Method." Kyoto University, 2019. http://hdl.handle.net/2433/245298.

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Li, Jun. "Numerical investigations of the coupled DEM-LBM technique with application to leakage-soil interaction due to a leaking pipe." Thesis, University of Birmingham, 2013. http://etheses.bham.ac.uk//id/eprint/4016/.

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Abstract:

This thesis is motivated by developing a numerical tool, FPS-BHAM, in exploring the large-scale fluid-particle system with local interaction behaviours being captured. A blocked partitioning domain decomposition strategy with the philosophies of parallel computing and combination with a large-scale modelling technique is proposed in this thesis. The illustration of detailed implementation of DEM-LBM, with its verification in FPS-BHAM and its validation using a pipe leakage problem, are subsequently conducted. A good parallel behaviour is achieved by applying the blocked partitioning domain decomposition strategy, which is proposed in this thesis. The DEM-DFF technique is also successfully implemented in FPS-BHAM as well. Furthermore, a combination strategy between DEM-LBM and DEM-DFF is proposed in this thesis. A good computational benefit is found to be achieved by adopting the proposed combination strategy. Finally, different behaviours between LBM and DFF during the dynamic propagation to the steady state are investigated by parametric studies.

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Jakob, Christian. "Numerische Modellierung des Verflüssigungsverhaltens von Kippen des Braunkohlenbergbaus beim und nach dem Wiederaufgang von Grundwasser." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-218045.

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Abstract:

Recently observed cumulation of unexpected collapses of slope-distant waste dumps in lignite mining areas of eastern germany re-initiated research of soil liquefaction. Especially it turned the question of internal initials that correspond to water rise. Parallel to laboritory tests and field experiments a micromechanical model should be developed, which can reproduce processes in the soil during saturation. In first approximation a partly saturated soil consists of two phases: the soil particles and the pore fluid. For micromechanical modeling a coupling of discontinuum particles) and continuum (fluid) is required. The soil particles can be simulated with the Discrete-Element-Method (DEM). For the pore fluid, which is assumed to be a mixture of liquid and gaseous fractions, Pore scale model with Finite Volumes (PFV) is used. At low water content liquid bridges (meniscii) arise between the particles that cause an apparent cohesion. The effect of the meniscii is considered by a correspondingly contact law in the DEM model. During the saturation of a soil both, cohesive effect and fluid bulk modulus, are reduced. In addition buoyancy acts on the particles during the process. The micromechanical modeling approach has the advantage, that just a few model parameters are needed. The numerical model shows pore fluid pressures during saturation process, that leads to a reduction of effective stress. It is investigated how much the reduction is regarding porosity, degree of saturation, stress conditions and grain shape. Furthermore the influence of model parameters as well as hydromechanics is investigated. The investigations are completed with another series of experiments under special conditions like integration of macropores, horizontal fixed model boundaries and abrupt saturation.

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Bista, Hemanta. "Modeling Hydro-Bio-Chemo-Mechanical Mechanisms in Granular Soils." University of Toledo / OhioLINK, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=toledo1399587419.

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Pelcat, Yann S. "Soil landscape characterization of crop stubble covered fields using Ikonos high resolution panchromatic images." Thesis, Winnipeg : University of Manitoba, 2006. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/MWU/TC-MWU-224.pdf.

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Abstract:

Thesis (M.Sc.)--University of Manitoba, 2006.
A thesis submitted to the Faculty of Graduate Studies in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science, Department of Soil Science. Includes bibliographical references.

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Link, Adam John. "Identifying Potential Patterns of Wildfires in California in Relation to Soil Moisture using Remote Sensing." Bowling Green State University / OhioLINK, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=bgsu158646328387007.

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Benseghier, Zeyd. "Etude numérique de l'érosion d'un matériau granulaire cohésif par un écoulement fluide." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0579.

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Abstract:

L’érosion constitue le principal risque auquel sont soumis les ouvrages hydrauliques en terre. Il est donc crucial de quantifier l’érodabilité des sols et plusieurs essais d’érosion ont été mis au point dans ce but. Cependant, leurs modèles d’interprétation sont assez simplistes et des incohérences peuvent être constatées. Malgré plusieurs études expérimentales sur le sujet, les mécanismes d’érosion à l’échelle des grains restent encore mal compris. Dans cette thèse, la méthode numérique LBM-DEM a été mise en œuvre afin d’analyser l’érosion à l’échelle du grain. La cohésion du sol est prise en compte par une loi de contact adaptée incluant éventuellement un modèle d’endommagement dépendant du temps. Une parallélisation GPU a permis en outre d’améliorer la vitesse de calcul et l’efficacité du code. Après une analyse préalable d’un jet impactant laminaire 2D, la pertinence du critère classique de Shields pour les échantillons sans cohésion a d’abord été confirmée avant qu’une généralisation de ce critère ne soit proposée pour les sols faiblement cohésifs avec un accord très satisfaisant. Enfin, le modèle d’interprétation classique de l’essai JET a été adapté à notre problématique afin d’analyser et discuter de façon critique les paramètres d’érodabilité. Enfin, une configuration mieux contrôlée d’écoulement tangentiel à contrainte de cisaillement constante a été étudié, permettant de suggérer une loi de puissance, et non linéaire, pour décrire l’érosion à l’échelle de l’échantillon. Une étude paramétrique sur la cohésion inter-particulaire et la taille des grains a finalement été menée, afin d’examiner le lien entre les paramètres micro et macro
Hydraulic earthworks are frequently subjected to erosion-induced failure as reported in the literature. Accordingly, several erosion tests have emerged to quantify soil’s erodibility. However, they are based on simplified interpretation models and may lead to some inconsistencies. Despite several experimental investigations on the subject, there is still a lack of understanding of the erosion mechanisms taking place at the grain level. To this end, the LBM-DEM method is used in the present study to analyze numerically the erosion phenomena at the grain scale, with the addition of a cohesion model, including a time-dependent damage law. The computational speed and the efficiency of the code was significantly improved here using GPUs parallelization techniques. Next, after a preliminary analysis of 2D laminar impinging jet flow, the relevance of the classical Shields criterion for cohesion-less samples was first recovered, followed by a proposed generalization of this criterion for weakly cohesive soils with satisfactory agreement. Lastly, an adaptation of the classical JET interpretation model was proposed to our 2D laminar problematic and the erodibility parameters were subsequently quantified and critically discussed. Finally, a constant shear-driven fluid flow configuration at the upper surface of a sample was alternatively studied. A power law function was found to be best suited than the usual linear relation to account for the erosion law at sample scale. A parametric study on inter-particle cohesion and grain size was next performed to investigate the link between micro and macro parameters

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Fritz, Heiko. "Berechnung von Schneeschmelze und Wintererosion im Kleineinzugsgebiet „Schäfertal“ mit dem Modell Erosion 3D/Winter Version." Thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-62395.

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Abstract:

Für das Modell Erosion 3D wird derzeit an der TU Bergakademie Freiberg ein Wintermodul entwickelt. Mit diesem soll es möglich werden, den aus der Schneeschmelze resultierenden Oberflächenabfluß und dessen Sedimentgehalt zu modellieren. Ziel dieser Studienarbeit ist es, zum einen die Schneedecke im „Schäfertal“ zu charakterisieren und zum anderen das Modell Erosion 3D/Winter Version zu überprüfen. Das Ergebnis der Auswertung von gemessener Lufttemperatur, Schneehöhe und dazugehörigem Wasseräquivalent hat ergeben, das selbst in Kleineinzugsgebieten wie dem Schäfertal die Schneedecke eine sehr große Heterogenität aufweißt. Diese Heterogenität nimmt mit zunehmendem Alter der Schneedecke zu. Bei der Ausführung des Modells Erosion 3D/Winter Version muß zu Beginn der Modellierung ein Schneeschmelzfaktor eingegeben werden. Eine empirische Bestimmung ergab, daß ein Schneeschmelzfaktor mit dem Wert 1 für das „Schäfertal“ die besten Simulationsergebnisse liefert. Weiterhin muß festgelegt werden, ob die Böden im Untersuchungsgebiet zum Zeitpunkt der Modellierung gefroren oder nicht gefroren sind. Diese Entscheidung ist problematisch: Einerseits wird selten die Bodentemperatur gemessen, die nicht zwangsläufig mit der Lufttemperatur korreliert. Anderseits befindet sich im Untersuchungsgebiet nur ein Lufttemperaturmesspunkt. Somit ist es schwierig eine exakte Verteilung des Parameters zu erhalten, insbesondere da es eine starke Gliederung in Nord- und Südhanglagen gibt. In Anlehnung an die große Heterogenität der Schneedecke kann davon ausgegangen werden, daß es falsch ist anzunehmen, daß im gesamten Untersuchungsgebiet über den Modellierzeitraum gleiche Bedingungen vorliegen (gefrorene bzw. nicht gefrorene Böden). Somit wird der große Einfluß des Bodenfrostes nicht optimal in dieser Modellversion beachtet. Für die Überprüfung des Modells Erosion 3D/Winter Version wurde zunächst eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um das Verhalten der Modellergebnisse gegenüber der Lagerungsdichte, dem Erosionswiderstand und der Rauhigkeit herauszufinden. Diese Sensitivitätsanalyse ergab, daß bei den Parametern Erosionswiderstand und Rauhigkeit die Annahme „Bodenfrost“ keinen Einfluß auf das Ergebnis der Modellierung hat. Einen großen Einfluß hat die Annahme „Bodenfrost“ allerdings bei Betrachtung der Lagerungsdichte die im Programm Erosion 3D/Winter Version ein zentraler Parametern ist. Gefrorene Böden überspringen das Infiltrationsmodul, somit ist deren Sensitivität wegen fehlender Infiltration Null. Ohne Bodenfrost ist der Parameter durch seine hohe Sensitivität wie schon im E3D sehr bedeutend. Die Ablation der Schneedecke wird von Erosion 3D/Winter Version sehr gut berechnet, doch bei der Akkumulation von Schnee treten bei der verwendeten Version Fehler auf, denn das simulierte Wasseräquivalent ist um einiges höher als das gemessene. Aus diesem Grund war es nicht möglich das Programm für das Schäfertal zu validieren.

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Coetzee, C. J. (Cornelis Jacobus). "Forced granular flow." Thesis, Stellenbosch : Stellenbosch University, 2000. http://hdl.handle.net/10019.1/51764.

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Abstract:

Thesis (MEng)--University of Stellenbosch, 2000.
ENGLISH ABSTRACT: The main goal of the thesis is to validate the ability of discrete element methods (DEM) to predict forced granular flow. Granular flow occurs in a broad spectrum of industrial applications. The thesis focuses on earthmoving processes typical of the mining and agricultural industries. Existing soil mechanics soil-tool models are also investigated and general flow behaviour in and around blades and buckets are established. Soil mechanics theories are used to predict the draft forces on a flat blade moving through granular material. Com and wheat grains are used as material. The rupture (slip) lines in front of the blade are predicted by soil mechanics and compared to experimental results. A two-dimensional test bench is used to visualise the flow of the granular material. Forces and moments that act on the tools are measured. DEM can be used to model industrial granular flow with large displacements. Two types of earthmoving equipment are simulated. The first is a flat blade and the second is a bucket. The forces on these tools are determined using DEM and compared to experimental results. The ability of DEM to predict material compressibility, the flow of material in and around the tools, the rupture lines and the bucket fill rate are investigated. A particle relative displacement method is used to determine the rupture lines.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die hoofdoel van die tesis is om die vermoë van diskrete-element-metodes (DEM) om geforseerde partikelvloei te voorspel, te ondersoek. Partikelvloei word aangetref in 'n breë spektrum van industriële toepassings. Die tesis fokus op grondverskuiwing soos aangetref in myn- en landbouprosesse. Bestaande grondmeganika-modelle word ook ondersoek, asook die algemene gedrag van partikelvloei in en rondom lemme en bakke. Die grondmeganika-modelle word hoofsaaklik gebruik om die kragte op lemme te voorspel. Glip (skuif)-vlakke word ondersoek en vergelyk met eksperimentele resultate. 'n Twee-dimensionele toetsbank word gebruik om die vloei waar te neem. Die kragte en momente op die toerusting word ook gemeet. Mielie- en koringpitte word as materiaal gebruik. DEM kan gebruik word om industriële partikelvloei met groot verplasings te modelleer. Twee tipes toerusting word gesimuleer. Die eerste is 'n plat lem en die tweede 'n bak. Die kragte en momente op dié toerusting word bepaal m.b.V. DEM en dan vergelyk met die eksperimentele resultate. Die vermoë van DEM om materiaalsamedrukking, vloeipatrone, glipvlakke en bakvul-tempo's te voorspel word ondersoek. 'n Partikelrelatiewe- verplasings-metode word gebruik om die glipvlakke te voorspel.

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Warren, Georgina. "Developing land management units using Geospatial technologies: An agricultural application." Thesis, Curtin University, 2007. http://hdl.handle.net/20.500.11937/740.

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Abstract:

This research develops a methodology for determining farm scale land managementunits (LMUs) using soil sampling data, high resolution digital multi-spectral imagery (DMSI) and a digital elevation model (DEM). The LMUs are zones within a paddock suitable for precision agriculture which are managed according to their productive capabilities. Soil sampling and analysis are crucial in depicting landscape characteristics, but costly. Data based on DMSI and DEM is available cheaply and at high resolution.The design and implementation of a two-stage methodology using a spatiallyweighted multivariate classification, for delineating LMUs is described. Utilising data on physical and chemical soil properties collected at 250 sampling locations within a 1780ha farm in Western Australia, the methodology initially classifies sampling points into LMUs based on a spatially weighted similarity matrix. The second stage delineates higher resolution LMU boundaries using DMSI and topographic variables derived from a DEM on a 10m grid across the study area. The method groups sample points and pixels with respect to their characteristics and their spatial relationships, thus forming contiguous, homogenous LMUs that can be adopted in precision agricultural applications. The methodology combines readily available and relatively cheap high resolution data sets with soil properties sampled at low resolution. This minimises cost while still forming LMUs at high resolution.The allocation of pixels to LMUs based on their DMSI and topographic variables has been verified. Yield differences between the LMUs have also been analysed. The results indicate the potential of the approach for precision agriculture and the importance of continued research in this area.

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Sauvé, Sébastien. "Copper and aluminum free ion activity in soil solutions = L'activité inonique du cuivre et de l'aluminium dans des solutions de sols." Thesis, McGill University, 1995. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=23295.

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Abstract:

This thesis reports two new methods developed to study the free ion activity of aluminum and copper. Both methods could be applied to the study of other metals. The first method measures the apparent solubility of aluminum and sulfate in a dynamic, leached system. This system is believed to give a good representation of the field situation where soils are continuously leached and never at equilibrium. This study was done under three sulfate concentrations. The part of the experiment using low sulfate concentrations showed aluminum solubility control by a gibbsite-like solid phase with a log K$ sp circ$ of 7.49. It was also shown, however, that under natural soil solution concentrations of sulfate in acidic forest soils, an interaction with sulfate controls aluminum activity rather than gibbsite solubility equilibria. This interaction is either, an aluminum-sulfate solid phase or, a stoichiometric ion-pair co-adsorption of aluminum and sulfate.
The second method is a simple determination of free Cu$ sp{2+}$ in soils using a cupric ion-selective electrode. Free copper has been demonstrated to be the toxicity controlling component in aquatic studies and this study was undertaken to measure free copper activity in soils. The possible interference due to ionic strength variations or the presence of aluminum in the soil solution was checked and found to be negligible. The free activity of copper (pCu$ sp{2+}$) measured in a variety of pristine and contaminated soils varied between 6.33 to 12.20 pCu$ sp{2+}$ units. Total soil copper content and acidity were shown to strongly increase copper solubility and free Cu$ sp{2+}$ activity in the soil solution extracts. (Abstract shortened by UMI.)

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Costa, d'Aguiar Sofia. "Numerical modelling of soil-pile axial load transfer mechanisms in granular soils." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1075.

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Abstract:

L’objectif du travail présenté dans cette thèse est l'analyse et modélisation numérique des mécanismes de transfert de charge axiale entre sol-pieu, dans les sols granulaires. En utilisant un modèle élastoplastique tridimensionnel d'élément finis, une attention particulière est prêtée à la modélisation du comportement de l’interface sol-structure. Ainsi, les outils numériques nécessaires ont été mis en place et les outils existants ont été améliorés afin que, l'analyse de l'interaction sol-pieu soit faisable. Deux nouveaux modèles de comportement 3D sont implémentés dans le code d'éléments finis GEFDYN: un modèle d'interface et, pour le sol, une formulation axisymétrique du modèle multimécanismes de l’ECP, déjà existant et également connus sous le nom de Hujeux. La performance des deux modèles de comportement est comparée avec des résultats expérimentaux: d'abord, en utilisant des essais directs de cisaillement sol-structure et ensuite des essais de charge statiques de pieux en modèle physiques de centrifugeuse. La formulation théorique et l'exécution numérique des modèles constitutifs se sont donc avérées adéquats pour l'analyse des mécanismes de transfert de charge de sol-pieux, pour différents états initiaux du sol, différentes rugosités de la surface sol-pieux et différentes géométries. Finalement, l'applicabilité des modèles proposés est également étudiée pour un cas d’étude réel d’essais de charge statique de pieux forés et à tarière continus, menés dans le site expérimental ISC2 à l’occasion de la 2nd International Conference on the Site Characterization. L’identification des paramètres du sol et la simulation des essais de charge in-situ a été réalisé avec succés
The purpose of the work presented in this thesis, which has a theoretical and numerical character, is the analysis and numerical modelling of soil-pile load transfer mechanisms, in granular soils, when the pile is subjected to axial vertical loads. In the three dimensional elastoplastic finite element model used, particular attention is paid to modelling soil-structure interface behavior. The necessary numerical tools were implemented and the existing ones enhanced so that, the analysis of the soil-pile interaction problem is feasible. Two newly implemented 3D constitutive laws, in the GEFDYN finite element code, are proposed: an interface model and, for soil, an axisymmetric formulation of the existing ECP multimechanism model, also known as Hujeux model. The performance of both constitutive models is compared with experimental results. First, using soil-structure direct shear tests and then, using results of static pile load tests of centrifuge physical models. The theoretical formulation and numerical implementation of the constitutive models proved to be adequate for the analysis of the soil-pile load transfer mechanisms for different soil initial states, soil-pile surface roughness conditions, and different geometries. Finally, the applicability of the proposed models, is also studied for a real case study of pile static load tests carried out in the ISC'2 experimental site, at the occasion of the 2nd International Conference on the Site Characterization. Soil’s laboratory characterization tests and in-situ pile static load tests on bored and CFA piles are simulated, and results successfully compared

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Rull, Patricia. "Hydrological modeling enhancement using GIS : An improved topographic wetness index for wetland detection." Thesis, Stockholms universitet, Institutionen för naturgeografi, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:su:diva-126004.

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Abstract:

Hydrological modeling, like runoff modelling for flood prevention, is based on digital elevation models (DEMs). The fact that the DEMs do not represent existing road culverts can lead to considerable hydrological misinterpretations. In order to overcome this limitation, a GIS method was developed to automatically adjust the elevation model, hydrologically enforcing the DEM, so that the results of hydrological modeling accounts for flow through culverts. The hydro-enforced DEM showed to better represent the drainage network than the former DEM when compared with the river map. The topographic wetness index is the most commonly applied topographic index and a good indicator of soil moisture distribution. It has been integrated into many hydrological models and pollution risk indices as well as into the prediction of wetland distribution. Using the hydro-DEM from the previous step and the soil map in conjunction with the TWI, an improved TWI was achieved, namely a soil-topographic wetness index (STI). The linkages between specific soil types and TWI or STI values were analyzed. They revealed a clear linkage between STI values and soil type based on the soil transmissivity (R2=0.77). However, the TWI values showed low correlations to the soil types (R2=0.02). As a specific application, both TWI and STI were tested for the detection of wetlands. Wetlands are important ecosystems which act as buffer zones by filtering pollutants and slowing floodwater. Being able to identify their distribution is important in landscape planning and ecology. A wetland threshold value was determined for each index and their results where compared with the wetland map from the property map (assumed as ground truth) and with the potential wetland area. Finally, a visual validation was performed with the use of an aerial photography. The results showed that the STI performed slightly better than the TWI for the detection of wetlands, detecting 3% more wetlands. The impact of the soil map on the topographic wetness index was therefore determined as positive.

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Warren, Georgina. "Developing land management units using Geospatial technologies: An agricultural application." Curtin University of Technology, Department of Spatial Sciences, 2007. http://espace.library.curtin.edu.au:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=17509.

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Abstract:

This research develops a methodology for determining farm scale land managementunits (LMUs) using soil sampling data, high resolution digital multi-spectral imagery (DMSI) and a digital elevation model (DEM). The LMUs are zones within a paddock suitable for precision agriculture which are managed according to their productive capabilities. Soil sampling and analysis are crucial in depicting landscape characteristics, but costly. Data based on DMSI and DEM is available cheaply and at high resolution.The design and implementation of a two-stage methodology using a spatiallyweighted multivariate classification, for delineating LMUs is described. Utilising data on physical and chemical soil properties collected at 250 sampling locations within a 1780ha farm in Western Australia, the methodology initially classifies sampling points into LMUs based on a spatially weighted similarity matrix. The second stage delineates higher resolution LMU boundaries using DMSI and topographic variables derived from a DEM on a 10m grid across the study area. The method groups sample points and pixels with respect to their characteristics and their spatial relationships, thus forming contiguous, homogenous LMUs that can be adopted in precision agricultural applications. The methodology combines readily available and relatively cheap high resolution data sets with soil properties sampled at low resolution. This minimises cost while still forming LMUs at high resolution.The allocation of pixels to LMUs based on their DMSI and topographic variables has been verified. Yield differences between the LMUs have also been analysed. The results indicate the potential of the approach for precision agriculture and the importance of continued research in this area.

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de, Frias Lopez Ricardo. "Granular Materials for Transport Infrastructures : Mechanical performance of coarse–fine mixtures for unbound layers through DEM analysis." Licentiate thesis, KTH, Jord- och bergmekanik, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-195598.

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Abstract:

Granular materials are widely used as unbound layers within the infrastructure system playing a significant role on performance and maintenance. However, fields like pavement and railway engineering still heavily rely on empirically-based models owing to the complex behaviour of these materials, which partly stems from their discrete nature. In this sense, the discrete element method (DEM) presents a numerical alternative to study the behaviour of discrete systems with explicit consideration of the processes at particulate level governing the macroscopic response. This thesis aims at providing micromechanical insight into the effect of different particle sizes on the load-bearing structure of granular materials and its influence on the resilient modulus and permanent deformation response, both of which are greatly influenced by the stress level. In order to accomplish this, binary mixtures of elastic spheres under axisymmetric stress are studied using DEM as the simplest expression for gap-graded materials, which in turn also can be seen as a simplification of more complex mixtures. First, the effect of the fines content on the force transmission at contact level was studied. Results were used to define a soil fabric classification system where the roles of the coarse and fine fractions were defined and quantified in terms of force transmission. A behavioural correspondence between numerical mixtures and granular materials was established, where the mixtures were able to reproduce some of the most significant features regarding the resilient modulus and permanent strain dependency on stress level for granular materials. A good correlation between soil fabric and performance was also found. Generally, higher resilient modulus and lower deformation values were observed for interactive fabrics, whereas the opposite held for instable fabrics. Mixtures of elastic spheres are far from granular materials, where numerous additional factors should be considered. Nevertheless, it is the author’s belief that this work provides insight into the soil fabric structure and its effect on the macroscopic response of granular materials.
Grus i form av krossat bergmaterial används i stor utsträckning som obundna bär- och förstärkningslager inom tranportinfrastrukturen och spelar där en viktig roll för verkningsätt, drift och underhåll. Det finns emellertid begränsad kunskap om de fundamentala mekanismerna på partikelnivå (d.v.s. enskilda gruskorn), mekanismer som styr det makromekaniska verkningssättet. Områden såsom väg- och järnvägsbyggnad bygger fortfarande väsentligen på empiriskta baserade modeller p.g.a. dessa materials komplexa uppträdande under belastning. Denna komplexitet beror delvis på den diskreta naturen hos problemet vilket innebär att traditionell matematisk modellering som vore materialen homogena och kontinuerliga, blir inadekvat. Mot denna bakgrund utgör den s.k. diskreta elementmetoden (DEM) ett numeriskt alternativ för att studera verkningssätt hos diskreta system där man explicit beaktar mekanismerna på partikelnivå. Denna avhandling, som baseras på tre vetenskapliga bidrag, syftar till att ge mikromekaniska insikter vad gäller effekten av olika partikelstorlekar på bärförmågan hos grusmateral och dess inverkan på styvhet och motstånd mot permanenta deformationer. Båda dessa parametrar påverkas kraftigt av spänningsnivån och kan studeras genom triaxialförsök. För att undersöka detta studerades med hjälp av DEM binära blandningar av elastiska kulor – den enklaste modellen av grusmaterial med språng i fördelningskurvan – som utsattes för axialsymmetrisk belastning. Denna modell kan i sin tur ses som en förenkling av mer komplexa blandningar. Inledningsvis studerades effekten av finpartikelinnehållet på partikelkontakternas kraftöverföring. Resultaten användes för att klassificera olika typer av skelettstrukturer i grusmaterialet där den finare och den grövre fraktionens roller kvantifierades med utgångspunkt från kraftöverföringen i stället för från det makromekaniska verkningssättet. Resultaten visade en korrelation vad gäller verkningssättet mellan numeriska blandningar och grusmaterial, där de numeriska blandningarna kunde reproducera några av grusmaterials viktigaste kännetecken vad gäller spänningsberoendet för styvheten vid avlastning och motståndet mot permanent deformation. Vidare visades att styvheten kunde bestämmas ur första belastningscykeln vilket underlättar att övervinna de begränsningar avseende beräkningstid som annars förknippas med DEM. God överensstämmelse mellan grusmaterialets skelettstruktur och verkningssätt kunde också observeras. Generellt observerades högre styvhet och mindre permanenta deformationer för interaktiva skelettstrukturer medan det motsatta gällde för instabila strukturer. Numeriska blandningar av elastiska kulor är långt från verkliga grusmaterial, för vilka ett stort antal ytterligare faktorer måste beaktas. Icke desto mindre är det författarens övertygelse att detta arbete ger insikter i grusmaterialets skelettstruktur och dess effekter på det makromekaniska verkningssättet hos grusmaterial.

QC 20161116

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Negim, Osama. "New Technique for Soil Reclamation and Conservation: In Situ Stabilization of Trace Elements in Contaminated Soils." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00408020.

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Abstract:

L'accumulation de métaux toxiques dans le sol est principalement héritée de matériaux parents ou d'éléments résultant de l'activité humaine. Par conséquent, de nouvelles techniques sont en cours d'élaboration pour remédier à ces contaminations dans les sols pollués, telles que la phytoremédiation et la stabilisation in situ. La stabilisation in situ est une technique commune de réduction des effets négatifs des métaux et métalloïdes, tels que As, Cr, Cu, Cd et Zn dans les sols contaminés par l'ajout d'amendements. L'application de matières alcalines telles que les laitiers d'aciéries et un laitier modifié enrichie en phosphates dans le sol constitue un outil prometteur pour la réduction de la mobilité et la biodisponibilité des éléments traces dans les sols contaminés ainsi que pour l'assainissement du sol et l'amélioration de ses propriétés physique, chimique et minéralogique, ainsi que la production végétale.

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Taboada, Miguel Angel. "Soil structural behaviour in flooded and agricultural soils of the Argentine pampas." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7546/1/taboada.pdf.

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Abstract:

Soils of the Argentine Pampas have been developed over same parent material (loess), but evolved under different topography and land use. This led to different soil structural behaviour. In the flooding Pampa of Argentina soils (Solonetzes) are flooded each winter-spring and dried each summer, and are grazed by livestock all year round. Little is known about cattle trampling effects under these environmental conditions. In the nearby rolling Pampa, there are silty loams affected by physical deterioration and water erosion losses after long term conventional tillage (CT). After continuous zero tillage (ZT) these soils often develop shallow compaction. Little is known about abiotic and biotic mechanisms of structural recovery. The general objective of this thesis was to analyze comparatively natural and made-man factors affecting soil structural behaviour in soils with similar parent material (loess) and vegetation (grassland), but later affected by different relief and soil use factors. In the flooding Pampa results showed the occurrence of significant soil volume changes by swelling and shrinking. Soils swell during flooding because of a process of air entrapment. Livestock trampling causes the mechanical destruction of surface macropores in summer when soil dries. The regeneration of damaged pores takes place during flooding, when soils swell at maximum. Droughts -and not floods- cause negative environmental effects in this area. In the rolling Pampa similar soil macropore volumes were determined in pasture, CT and ZT situations, showing none effect from soil management. Topsoil hardening was often found after short term ZT. Results from a greenhouse experiment showed that aggregate stabilization requires a previous fragmentation by short wetting-drying cycles. Clod shrinkage curves and soil cracking studies showed that silty loams do not have the expected poor response to W/D cycles. However, their air filled porosity increases little during drying. Results showed topsoil aggregation to be mainly abiotic in the flooding Pampa, and abiotic and biotic in the rolling Pampa, showing different structural behaviour in soils evolved from same parent material but different relief and land use.

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Munier-Lamy, Colette. "Mobilisation et préconcentration de l'uranium dans les sols : Rôle des substances hymiques." Nancy 1, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10220.

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Sinak, Sokrat. "Influence comparée de la pédogenèse et des pratiques agricoles sur la fertilité phosphorique des sols." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL108N.

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Abstract:

La fertilité phosphorique des sols agricoles dépend de facteurs naturels et anthropiques dont l'influence respective est mal connue. Ce travail était destiné à identifier, à différentes échelles (pays, région, parcelle, profil et interface sol-racine), les facteurs déterminant la fertilité phosphorique. L'Albanie a servi de support expérimental en raison des grandes diversités pédologiques (roche mère, relief et type de sol) et de pratiques culturales (fertilisation minérale ou organique et type d'exploitation) rencontrées. La fertilité P de 256 échantillons de terre a été caractérisée par la méthode des échanges isotopiques et par extraction Olsen, Machigin et résine cl#. L'évolution de la fertilité à l'interface sol-racine a été étudiée en présence de deux engrais phosphates insolubles dans l'eau (phosphate naturel et scories de déphosphoration) en présence de Zea mays. Les données ont permis de cartographier la fertilité P de l'Albanie en fonction des facteurs intensité, quantité et capacité ainsi que des paramètres cinétiques décrivant le flux moyen des ions phosphate entre la phase solide et liquide du sol. La pédogenèse a une influence nettement plus importante que l'intensification agricole. A l'échelle de la parcelle, la position du profil dans la toposéquence détermine sa fertilité. La fertilité P est surtout portée par la fraction argileuse et l'organisation structurale détermine l'accessibilité des ions phosphate. Au voisinage de la racine, la fertilité P est rapidement modifiée par un épuisement local et une nouvelle répartition du P à l'intérieur des compartiments du sol. L'altération des engrais P dépend de leur nature physico-chimique, du type de sol et de l'activité racinaire. En conclusion, la fertilité P est fortement liée à la composition minéralogique du sol (fraction argileuse, oxydes de fer) et des facteurs susceptibles de la modifier (érosion, terrassement). L'activité biologique (racines) peut altérer fortement mais localement et temporairement la biodisponibilité du phosphore. La prévision de l'évolution de la fertilité phosphorique des sols agricoles nécessite de raisonner en terme de flux

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Léger, Emmanuel. "Détermination des propriétés hydrodynamiques des sols par mesures radar de surface." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112189/document.

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Abstract:

Les propriétés hydrodynamiques des sols, représentées par les fonctions de rétention en eau et de conductivité hydraulique, régissent les écoulements d'eau et de solutés de puis la surface jusqu'aux nappes souterraines. La caractérisation et la compréhension de cette dynamique des fluides ont énormément d’importance pour la détermination des ressources en eau disponibles, la pollution des sols et des eaux souterraines. Le radar de sol est une méthode d'imagerie géophysique particulièrement adaptée pour détecter les contrastes de paramètres électromagnétiques tels que ceux engendrés par des gradients de teneur en eau. La problématique à laquelle répond cette thèse est de savoir si le suivi temporel par radar de sol de phénomènes de dynamique des fluides en proche surface, tels que des infiltrations, est suffisant pour retrouver les paramètres hydrodynamiques du sol considéré, de manière plus efficace que les procédés d'estimation classiques.Nous avons développé des algorithmes couplant des modèles hydrodynamique et électromagnétique, afin d'obtenir les propriétés hydrodynamiques de sols, en inversant les temps aller-retour des ondes électromagnétiques correspondant à des réflexions sur des contrastes de permittivité forts comme ceux rencontrés sur des fronts ou bulbes d'infiltration.Nous avons développé le suivi radar de deux techniques d'infiltration, en simple anneau et en forage de faible profondeur. La première permet une modélisation unidimensionnelle alors que la seconde utilise une modélisation 2D-axisymétrique. Dans chaque cas, nos méthodes originales ont été testées numériquement, puis appliquées à différentes expériences de terrain, principalement sur des sols sableux. Les paramètres des fonctions de rétention en eau et de conductivité hydraulique retrouvés sont en accord avec ceux obtenus classiquement par des méthodes telles que des mesures sur échantillons en colonne suspendue et in situ par infiltromètrie à disque. Au-delà de l'aspect quantitatif des processus hydrodynamiques, l'interaction de ces derniers avec les champs électromagnétiques conduit à l'observation de phénomènes atypiques, comme des guides d'ondes créés par des bulbes d'infiltration.De plus, nous avons montré que le radar de sol est assez précis pour détecter des différences dans les profils de teneur en eau selon le cycle drainage-imbibition, causées par l'hystérèse sur les fonctions de rétention en eau et de conductivité hydraulique. Les paramètres de ces fonctions ont été obtenus par inversion de données radar lors de suivis de battements de nappe au sein de réservoirs, de l'ordre du mètre cube, en laboratoire
Soil hydraulic properties, represented by the soil water retention and hydraulic conductivity functions, dictate water flow in the vadose zone, from surface to aquifers. Understanding the water flow dynamic has important implications for estimating available water resources and flood forecasting. It is also crucial in evaluating the dynamicsof chemical pollutants in soil and in assessing the risks of groundwater pollution. Ground Penetrating Radar is a geophysical method particularly suited to measure contrasts of electromagnetic parameters such as those created by water content variations in soils.In this manuscript, we focus on Ground Penetrating Radar temporal monitoring of fluid flows in the near surface, such as infiltration in soil. We were initially curious to know to know if Ground-Penetrating Radar could be used to estimate soil hydraulic properties, more efficiently than classical soil characterization methods such as disk infiltrometer and water hanging column. We developed coupled hydrodynamic and electromagnetic numerical modeling to invert the two way travel times associated with reflections corresponding to strong dielectric permittivity contrasts, such as these involved on infiltration bulbs or fronts orwater tables.We designed two types of Ground Penetrating Radar infiltration monitoring techniques: one using a single ring infiltrometer and the other using shallow boreholes. The first type of infiltration experiment relied on uni-dimensional numerical modeling whereas the second one used a 2D-axi-symmetrical hypothesis. In each of these cases, our original methods have been numerically tested and applied to sandy soils. Beyond quantitative soil hydraulic parameter estimations, electromagnetic wave interactions with hydrodynamicprocesses lead to peculiar phenomena such as waveguide creation by infiltration bulbs.In addition, we showed that Ground Penetrating Radar monitoring was accurate enough to detect the hysteresis of the water retention function during successive drainage and wetting cycles, in a laboratory experiment using a sub-metric tank filled with Fontainebleau sand. The parameters characterizing the hysteresis of this function have been quantified through two-way travel time inversions of the bottom tank reflection during one-step and multi-step hydraulic head experiments

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Wadgaonkar, Shrutika. "Nouveaux procédés de bioremédiation pour le traitement des sols et des sédiments sélénifères." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1105.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse a été de développer une technologie pour l'assainissement des sols / sédiments sélénifères et d’étudier la réduction microbienne des oxy-anions de sélénium dans différentes conditions de respiration et de configurations du bioréacteur.Le sol sélénifère prélevé, dans les terres agricoles cultivées de blé au Pendjab (Inde), a été caractérisé et son lavage a été optimisé en faisant varier les paramètres tels que le temps de réaction, la température, le pH et le rapport liquide / solide. Afin de maximiser l'élimination et la récupération du sélénium à partir de ce sol, l'effet des ions compétiteurs et les composés oxydants comme les agents d'extraction pour le lavage du sol, ont également été étudiés. Bien que les agents oxydants aient montré une efficacité maximale d'élimination du sélénium (39%), la présence d'agents oxydants dans le lixiviat et le sol agricole peut augmenter le coût de leur post-traitement. Les plantes aquatiques, Lemma minor et Egeria densa ont été utilisées pour étudier la phyto-remédiation du lixiviat du sol contenant des agents oxydants. Cependant, l'efficacité d'élimination du sélénium par les plantes aquatiques a été significativement affectée par les fortes concentrations de ces agents oxydants dans le lixiviat du sol.Le rinçage du sol sélénifère a révélé un motif de migration du sélénium à travers la colonne du sol. La migration de la fraction de sélénium soluble de la couche supérieure vers la couche inférieure et sa réduction et son accumulation subséquentes dans les couches inférieures de la colonne de sol, ont été observées pendant le rinçage du sol. L'efficacité d'élimination du sélénium par la méthode de rinçage du sol a diminué avec une augmentation de la hauteur de la colonne. De plus, le lixiviat contenant des oxy-anions de sélénium obtenus à partir du lavage du sol, a été traité dans un réacteur UASB en faisant varier l'alimentation organique. Des effluents contenant moins de 5 μg de sélénium L-1 ont été obtenus, ce qui est conforme aux normes de l'USEPA pour la limite de rejet de sélénium dans les eaux usées.De plus, la bio-remédiation ex situ des oxy-anions de sélénium a été étudiée dans des conditions variables. Une bactérie aérobie (Delftia lacustris) capable de transformer le sélénate et le sélénite en sélénium élémentaire, mais aussi en composés d'ester de sélénium solubles jusque-là inconnus, a été isolée et caractérisée de manière fortuite. Alternativement, la bio-réduction anaérobie du sélénate couplé au méthane en tant que donneur d'électrons, a été étudiée dans des bouteilles de sérum et un filtre percolateur en utilisant des sédiments marins comme inoculum. Enfin, l'effet de la contamination d'autres oxy-anions chalcogènes, en plus du sélénium, a été étudié. La réduction simultanée de la sélénite et de la tellurite par un consortium microbien mixte ainsi que la rétention des nanostructures de Se et de Te biogènes dans l'EPS, ont été réalisées durant une opération de 120 jours dans un bioréacteur UASB
The aim of this Ph.D. was to develop a technology for the remediation of seleniferous soils/sediments and to explore microbial reduction of selenium oxyanions under different respiration conditions and bioreactor configurations.Seleniferous soil collected from the wheat-grown agricultural land in Punjab (India) was characterized and its soil washing was optimized by varying parameters such as reaction time, temperature, pH and liquid to solid ratio. In order to maximize selenium removal and recovery from this soil, effect of competing ions and oxidizing agents as chemical extractants for soil washing were also studied. Although oxidizing agents showed a maximum selenium removal efficiency (39%), the presence of oxidizing agents in the leachate and the agricultural soil may increase the cost of their post-treatment. Aquatic plants, Lemma minor and Egeria densa were used to study phytoremediation of the soil leachate containing oxidizing agents. However, the selenium removal efficiency by aquatic weeds was significantly affected by the high concentrations of these oxidizing agents in the soil leachate.Seleniferous soil flushing revealed the selenium migration pattern across the soil column. Migration of soluble selenium fraction from the upper to the lower layers and its subsequent reduction and accumulation in the lower layers of the soil column was observed during soil flushing. The selenium removal efficiency by the soil flushing method decreased with an increase in the column height. Furthermore, the soil leachate containing selenium oxyanions obtained from soil washing was treated in a UASB reactor by varying the organic feed. Effluent containing less than 5 μg L-1 selenium was achieved, which is in accordance with the USEPA guidelines for selenium wastewater discharge limit.Moreover, ex situ bioremediation of selenium oxyanions was studied under variable conditions. An aerobic bacterium (Delftia lacustris) capable of transforming selenate and selenite to elemental selenium, but also to hitherto unknown soluble selenium ester compounds was serendipitously isolated and characterized. Alternatively, anaerobic bioreduction of selenate coupled to methane as electron donor was investigated in serum bottles and a biotrickling filter using marine sediment as inoculum. Finally, the effect of contamination of other chalcogen oxyanions in addition to selenium was studied. Simultaneous reduction of selenite and tellurite by a mixed microbial consortium along with the retention of biogenic Se and Te nanostructures in the EPS was achieved during a 120-day UASB bioreactor operation

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Van, Den Bogaert Romain. "Analyse des mécanismes du lessivage des argiles dans les sols par des approches expérimentales." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4315/document.

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Abstract:

Parmi les processus pédogénétiques, le lessivage des argiles dans les sols est un processus très répandu qui consiste en un transfert de particules, d’un horizon supérieur éluvié vers un horizon illuvié. Néanmoins, un certain nombre de lacunes persiste dans la compréhension de ce processus. Nous avons donc étudié : les processus d’écoulement de l’eau dans la porosité active, l’effet des cycles pluie - interpluie sur la rétention des particules, et les conséquences des perturbations physico-chimiques de la solution du sol sur la stabilité en suspension des particules de sols. Pour aborder ces différents points, nous avons fait le choix d’une approche réductionniste de laboratoire couplée à des méthodes analytiques modernes, souvent peu usitées en sciences du sol. Comme matériaux modèle, des horizons E de luvisol non remanié et des particules argileuses naturelles extraites de ces mêmes horizons ont été utilisés. Pour la première fois nous avons pu visualiser que les écoulements macroporeux préférentiels s’effectuent sous forme de ruisselets. Notre travail permet en outre, une première avancée vers l’estimation de la surface de contact eau – sol. Nous montrons que la rétention des particules s’effectue dans une zone de matrice à proximité macropores actifs, zone plus ou moins importante selon la durée de l’interpluie. Nous avons enfin montré que les variations de la concentration en calcium et du pH de la solution, consécutives à l’infiltration de l’eau de pluie dans la porosité, provoquent une évolution de l’arrangement des particules en suspension sur une échelle de temps correspondant à la durée d’un évènement pluvieux
Clay translocation is a widespread process of particle transfer from a surface eluviated horizon to a deeper illuviated horizon. Nevertheless, a number of gaps persist in understanding this process. We therefore investigated: the water flow processes in the active porosity, the effect of rain-interrain cycles on the retention of particles, and the consequences of physical and chemical disturbances of the soil solution on the stability of soil particles in suspension. To address these issues, we have made the choice of a laboratory reductionist approach coupled with modern analytical methods, poorly used in soil science. As a model materials, we used undisturbed luvisol E horizons and natural clay particles extracted from these horizons. We show experimentaly for the first time that macroporous preferential flow consist in rivulets. Our work also provides a first step towards estimating the water-soil specific surface area. We show that particle retention occurs in the matrix close to active macropores, the thickness of the concern matrix being a function of the interrain duration. Finally we have shown that the variations of the calcium concentration and pH of the soil solution, subsequent to the infiltration of rain water into the pores, cause a change in the arrangement of the particles in the soil suspension on a timescale corresponding to the duration of a rainfall event

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Bagagli, Yoann. "Modélisation cyclique des sols et interfaces sol/structure." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00679534.

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Abstract:

Le projet ANR SOLCYP dans lequel s'inscrit ce travail a pour objectif premier l'étude et la modélisation du comportement des pieux sous sollicitations cycliques à grand nombre de cycles, typiquement de l'ordre du million. Ce type de sollicitations engendre une forte évolution de l'état interne de l'interface pieu/sol et les modèles de comportement classiques ne sont alors pas adaptés pour traiter ce problème. La prise en compte plus fine de l'état interne dans les modèles de comportement semble être nécessaire pour ce genre d'application qui est celui des champs d'éoliennes, hydroliennes, fondations de plateforme offshore. Cette tâche a été envisagée ici dans le cadre d'un nombre de cycles modéré, plus simple à manipuler.Le problème de l'interface est en soi complexe car l'interface mécanique peut se dissocier singulièrement de l'interface géométrique en étant repoussée vers le matériau sol. Les deux cas de comportement extrêmes sont celui des pieux bétons, où l'interface suivra un comportement analogue à celui du sol et celui des peux tubés en acier, qui s'apparentera à un comportement de type Coulomb .Deux variables internes ont pu être identifiées : une variable qualifiée de non-orientée dont la mesure est facilement accessible et une variable orientée associée à l'anisotropie de comportement du matériau. Classiquement, seule la première variable est retenue comme explicative des propriétés du matériau ou de son comportement. Il s'agit bien sûr d'une approximation et la variable orientée dont l'influence est sous-jacente en général tout le long du chemin de contraintes doit apparaître plus explicitement dans certains cas. Les lois d'évolution des propriétés du matériau aux différents états repères ont été données tout comme l'évolution des paramètres de modèle en fonction de ces variables internes.Ce travail a conduit à la mise au point de deux modèles : le premier destiné à la modélisation des éléments de volume de sol. Il compte un jeu unique de 20 paramètres identifiable sur quatre essais et permet de modéliser convenablement le comportement du sol sous des chemins de contrainte très variés (monotone, cyclique, drainé, non-drainé) et différents états internes initiaux (densités, pression de confinement). Le second modèle consiste en l'adaptation du premier à la structure des interfaces, il compte 14 paramètres et permet également de reproduire le comportement de ce type de système pour une large gamme d'états initiaux et différentes conditions aux limites. Chacun de ces modèles, validé sur quelques dizaines de cycles, pourra ultérieurement servir de base à une formulation du problème à grands nombres de cycles.

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Roger, Eve. "Mines buried in dry and saturated soils : blast experiments, soil modeling and simulations." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI054/document.

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Abstract:

Au cours des conflits récents, les véhicules ont été sujet à des attaques impliquant une grande quantité d'explosif enterré. En général, les planchers sont visés, et leurs déformations absorbent une partie de l'énergie. Le véhicule subit également une impulsion, transmise par la détonation, qui peut blesser gravement les occupants. L'intensité de l'impulsion dépend principalement de trois paramètres: le degré de saturation du sol, la nature du sol dans lequel l'explosif est enterré, et la profondeur d'enfouissement de la charge. Les simulations numériques doivent reproduire le processus intégral de l'explosion, incluant l'initiale interaction entre la charge et le sol, l'expansion des produits de détonation, la propagation de l'onde de choc jusqu'au plancher du véhicule, et la grande déformation des projections de sol. L'information mécanique transmise jusqu'au niveau du plancher doit être suffisamment précise car les effets sur le véhicule constituent l'objectif des simulations. Développer un modèle constitutif de sol est par conséquent délicat.%délicat. un défi. tâche difficile. Le modèle de sol est visco-plastique avec un cap écrouissable, une surface de rupture pour limiter les contraintes de cisaillement et un cut off contre les contraintes excessives de tension. La surface de charge est entièrement lisse afin que les incréments de déformation plastique soient continus. Un mécanisme de rigidification est présenté pour tenir compte de la compression de l'air et des très grandes contraintes dans l'environnement immédiat de la charge. Le taux d'humidité du sol est également pris en compte. Deux séries d'essais ont été réalisés à DGA TT pour servir de référence pour les simulations numériques. Une première campagne a mis en jeu de petites quantités d'explosif à plusieurs profondeurs d'enfouissement. Les pressions aériennes ont été mesurées à plusieurs hauteurs et comparées aux simulations. Un moyen d'essai a été utilisé lors de la seconde campagne d'essais pour mesurer à la fois la déformation d'une plaque représentant un plancher de véhicule, mais aussi l'impulsion transmise par l'explosion enfouie. Un certain nombre de taux d'humidité, profondeurs d'enfouissement, épaisseurs de plaques et gardes au sol a été étudié. Au cours des essais, le sol STANAG, composé de sable et de graviers, défini dans l'AEP 55 relatif au STANAG 4569, a été utilisé. Des simulations Eulériennes ont été réalisées et sont en accord avec les résultats d'essais. Le rôle des trois parties de la surface de charge, des mécanismes de rigidification élastique et d'écrouissage plastique a été évalué. La masse volumique initiale du sol et la position initiale du cap sont les paramètres ayant la plus grande influence sur les pressions aériennes. Quant à l'impulsion, elle est principalement contrôlée par le degré de saturation du sol
In recent conflicts, vehicles have been facing underbelly attacks involving a large quantity of buried explosive. A part of the energy is absorbed by the deformation of the belly. Still the vehicle is subjected to the impulse transmitted by the detonation which may severely injure occupants. The intensity of the impulse is highly dependent on three main parameters which are the degree of saturation of the soil, the nature of the soil in which the explosive is buried and the depth of burial of the charge. Computer simulations should follow the complete process of the explosion, including the early interaction of the charge with the soil, the expansion of the detonation products, the propagation of the shock wave up to the vehicle floor, and the large deformation of the soil projections. The mechanical information transmitted up to the floor level should be sufficiently accurate because the impact on the vehicle is the key target of the simulations. Developing a constitutive soil model is therefore a challenging task. The soil model is visco-plastic with a hardening cap surface, a failure surface to limit shear stresses and a cut off surface against excessive tension. The entire yield surface is smooth so that the plastic strain increments are continuous. A stiffening mechanism is introduced to account for air compression and accommodate the huge stresses in the immediate neighborhood of the charge. The water content of the soil is also taken into account. Two sets of experiments were carried out at DGA TT to serve as a reference for computer simulations. A first campaign involved small quantity of explosive at several depths of burial. The aerial pressures were measured at various heights and compared to simulations. The second set of experiments used a test rig to measure both the deformation of a floor simulating plate and the impulse transmitted by the buried explosion. A range of soil water contents, depths of burial of the explosive, plate thicknesses and stand off distances has been explored. For all the experiments, the sandy gravel STANAG soil defined in AEP 55 of STANAG 4569 has been used. Eulerian simulations were run and fit with these experiments. The roles of the three parts of the yield surface, of the elastic stiffening and plastic hardening mechanisms could be assessed. The initial soil density and the initial cap position were found to have the largest influence on aerial pressures. As for the impulse transmitted to the metallic plate, it was observed to be mostly controlled by the degree of saturation of the soil

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Szymkiewicz, Fabien. "Évaluation des propriétés mécaniques d’un sol traité au ciment." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1120/document.

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Abstract:

Le Soil-Mixing consiste à traiter le sol avec un liant hydraulique en le mélangeant mécaniquement en place pour améliorer ses propriétés mécaniques. Son coté économique ainsi que son faible impact environnemental ont fait de cette méthode jusque là cantonnée à l'amélioration de sols compressibles ou à forte teneur en matière organique une alternative attrayante aux méthodes traditionnelles de renforcements des sols, de soutènements (temporaires voire définitifs), de fondations et de travaux d'étanchéités. Mais avec cette augmentation de la demande, les exigences nouvelles concernant la méthode et le matériau sont apparues.De nombreuses études permettent d'apporter des éléments de réponses. Cependant, il n'existe pas d'étude paramétrique globale étudiant à la fois l'impact du type de sol et de la quantité d'eau sur la caractérisation du matériau Soil-Mixing et qui permettrait d'améliorer les méthodes de dosage ainsi que les méthodes de dimensionnement des ouvrages en Soil-Mixing.Un mélange sol-ciment est composé majoritairement de sol. Le ciment ne représentera au maximum que 30% du mélange. L'approche adoptée est donc plutôt celle du domaine de la géotechnique que des bétons hydrauliques. Nous avons pris le parti de baser notre travail sur une étude de laboratoire, en réalisant des mélanges dits “de référence”. Trois sables et cinq sols fins ont été traités en faisant varier à chaque fois les quantités de ciment et d'eau, afin d'observer l'influence de la granulométrie, de l'argilosité et de la quantité d'eau présente dans le mélange sur la résistance, la rigidité et la déformation à la rupture du matériau. Par ailleurs, des sols reconstitués à base de sable et de sol fin ont été traités afin d'étudier l'impact des fines et de leur nature sur la résistance du matériau. En parallèle, le suivi de différents chantiers nous a permis d'étudier la mise en œuvre de la méthode, l'homogénéité du matériau réalisé in situ, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de l'étude paramétrique. Les retombées de ce travail sont la création d'abaques reliant la résistance au dosage en ciment et au rapport C/E, ainsi qu'un tableau de synthèse de données expérimentales des différentes propriétés mécaniques du matériau Soil-Mixing (en fonction de la nature du sol rencontré), et des formules permettant pour les sols grenus de prédire la résistance à 7 et 28 jours en fonction du pourcentage de fines dans le sol et du dosage en ciment
The Soil-Mixing consists in mixing a hydraulic binder into the soil mechanically in order to improve its mechanical properties. Because of its economical as well as its sustainable advantages, this method so far confined to the improvement of compressible or high organic content soils has become an attractive alternative to traditional methods for soil reinforcement, retaining walls (temporary or final), foundations and cutoff walls. But these new applications imply new requirements on the method as well as on the material. Many studies on the subject provide some answers. However, there is no comprehensive parametric study examining both the impact of soil type and the amount of water on the characterization of the Soil-Mixing material and would improve the testing methods and methods for design of structures in Soil-Mixing.Soil-cement mixtures are predominantly composed of soil. The cement will represent at most 30% of the mixture. That is why we have chosen to follow a geotechnical approach rather than the concrete approach for this project.We followed an experimental program based on a laboratory study, realizing mixes called "reference" mixes. Three sand soil and five fine soils were treated by varying each time the quantities of cement and water to observe the influence of particle size, clay content and the amount of water present in the mixes on the resistance of the material, stiffness and failure strain. In addition, soils made from sand and fine soils were reconstituted and treated to study the impact of fines and their nature on the strength of the material.In parallel, monitoring of various projects has enabled us to study the implementation of the method, the homogeneity of the material produced in situ, and to compare the results with those of the parametric study. The results of this work are the creation of abaci connecting the resistance to the cement content and C/E ratio, and a summary table of experimental data of different mechanical properties of the Soil-Mixing material (depending on the nature of the soil), and formulas for granular soils predicting the strength after 7 and 28 days of curing depending on the percentage of fines in the soil and on cement content

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Fatras, Christophe. "Etude de la rétrodiffusion altimétrique pour la caractérisation des surfaces et de l'humidité des sols en Afrique de l'Ouest." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30106/document.

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Abstract:

Le satellite altimétrique interférométrique SWOT, dont le lancement est prévu pour 2020, devrait pour la première fois permettre une couverture globale en quelques jours d'un radar proche-nadir en utilisant la bande de fréquence Ka. Or, l'utilisation d'une telle bande de fréquence est encore mal documentée pour l'hydrologie continentale. En particulier, le contraste du coefficient de rétrodiffusion sur les sols et sur les surfaces en eau pour des angles de visée nadir et proche nadir est une problématique majeure. C'est ce qui fait l'objet de ces travaux de thèse. Dans un premier temps, l'étude de la variation des coefficients de rétrodiffusion en provenance d'altimètres en bandes C et Ku et de diffusiomètres utilisant les mêmes bandes de fréquence sur l'Afrique de l'Ouest a montré qu'il existe un lien quantifiable entre l'humidité du sol et le coefficient de rétrodiffusion. En région semi-aride ce lien se manifeste via une hausse des coefficients de rétrodiffusions durant la saison humide par rapport à la saison sèche. L'analyse avec des données annexes d'humidité du sol et de précipitations a pu également montrer que le radar nadir détecte plus précisément les changements d'humidité du sol par rapport à la diffusiométrie radar à visée latérale. Dans le but de mieux comprendre la rétrodiffusion en bande Ka, très peu documentée, deux campagnes de mesures radar ont été réalisées, l'une sur des surfaces en eau à rugosité contrôlée, l'autre sur un terrain contrôlé en rugosité et humidité du sol. En parallèle, un programme de simulation de la rétrodiffusion altimétrique a été développé pour pouvoir analyser les effets d'un faible nombre de variables sur des sols réalistes, dans le but de simuler les variations du coefficient de rétrodiffusion. Ces mesures et ces simulations ont ensuite pu être comparées aux séries temporelles issues du satellite altimétrique AltiKa, fonctionnant en bande Ka et lancé en février 2013, sur différents sites représentatifs des régions bio-climatiques d'Afrique de l'Ouest. Il en ressort que la bande Ka présente une forte sensibilité aux changements d'humidité du sol. Il est également montré que les coefficients de rétrodiffusion en provenance d'AltiKa sur les sols et sur l'eau peuvent être similaires au nadir
The radar altimetry interferometry satellite SWOT, which is to be launched in 2020, should provide for the first time a global coverage of a close-to-nadir radar altimeter in a few days using the Ka-band. Yet, the use of such a frequency band for continental hydrology is still poorly documented. In particular, the contrast of the backscattering coefficient over soils and over water bodies for nadir and close-to-nadir angles is a major issue. This is the reason for this work. First, the study of the backscattering coefficients from C- and Ku- band altimeters and scatterometers over West Africa has shown that there is a link between the surface soil moistureand the backscattering coefficient. In semi-arid regions, this link is seen through a rise of the backscattering coefficients during the rainy season compared to the dry season. The analysis with ancillary data such as the surface soil moisture and the precipitation estimations has also shown that nadir-looking radars detect more precisely the changes in surface soil moisture compared to side-looking radars. Still with the purpose to better understand the Ka-band surface scattering, poorly documented, two measurement campaigns were led, on the one hand over water surface with controlled roughness, on the other hand over bare soils with monitored roughness and surface soil moisture. In parallel, an altimetry backscattering simulation program has been developed to analyze the effect of a low number of variables on realistic grounds, with the aim of simulating the backscattering coefficient variations. These measurements and simulations were then compared with time series from the satellite altimeter AltiKa, which has been launched in 2013 and works at Ka-band, over different sites representaing the bioclimatic areas of West Africa. It led to a high sensitivity of the Ka-band to changes in the surface soil moisture. It has also been shown that backscattering coefficients at nadir-looking angle from AltiKa over grounds and over water bodies can be similar

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Delmont, Tom. "Description des communautés microbiennes du sol par une approche métagénomique." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDL0048/document.

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Abstract:

Les données présentées dans ce manuscrit de thèse sont principalement basées sur l'analyse de séquences d'ADN extraites directement de l'environnement (et en particulier du sol) en les comparant aux données cumulées au fil des siècles sur les microorganismes cultivés en laboratoire. Les objectifs, difficultés, résultats et perspectives de cette approche, que l'on nomme « métagénomique », sont décrits. Un métagénome représente la diversité génétique d'un habitat défini (par exemple un sol du champ agricole) dans sa globalité. Ainsi, générer un métagénome a notamment pour but d’accéder à la diversité génétique de la majorité d'espèces récalcitrantes à la culture. Elle permet aussi d'estimer le potentiel fonctionnel d'un jeu de données métagénomiques représentant un écosystème, puis de le comparer à d'autres jeux de données, représentant quant à eux d'autres environnements. Enfin, un autre intérêt de cette approche est la possibilité, dans certains cas, d'assembler partiellement ou entièrement un métagénome, et ainsi de permettre la reconstruction de structures génétiques complexes, qu'elles représentent des plasmides ou des génomes, circulaires ou non. Ce manuscrit de thèse présente ces aspects de la métagénomique (extraction, séquençage, annotation, comparaison, assemblage) sur l'environnement sol, en se basant sur une prairie anglaise (Park Grass, Rothamsted Research) étudiée depuis plus de 150 ans. Les communautés microbiennes prédominantes ont été partiellement caractérisées, leur potentiel fonctionnel comparé à d'autre environnements majeurs de notre planète (océans, sédiments, neige, etc.). Parce que l'assemblage de ces données est très limité dû à une trop grande diversité, des expérimentations ont été faites en microcosmes afin de stimuler une partie de la communauté avant de générer de nouveaux jeux de données, hautement simplifiés. Cette approche a permis l'assemblage et l'étude structurelle de génomes correspondant à des espèces résistant à des conditions extrêmes (par exemple un apport considérable de mercure, ou de métaux lourds).Lorsque l'on regarde la métagénomique dans sa globalité, les perspectives apparaissent clairement : usant d'outils de plus en plus performants (séquençage, annotation, assemblage, etc.), les microbiologistes peuvent d'ores et déjà récolter le fruit de plus de trois milliards d'années d'évolution et d'adaptation microbienne
Microbial ecology is beginning to interact with metagenomics and many microbiologists are attracted to metagenomics in the hope of discovering novel relationships between microorganisms and/or confirming that work done on isolates applies to the remaining uncultured members of the different ecosystems. With a growing number of available metagenomic datasets, metagenomes can be intensively mined by microbial ecologists in search of previously undetected correlations (both structural and functional). Here, we provide a preliminary exploration of 77 publically available metagenomes corresponding to DNA samples extracted from oceans, atoll corals, deep oceans, Antarctic aquatic environments, Arctic snows, terrestrial environments (sediments, soils, sludges, microbial fuel cell anode biofilms, acid mine drainage biofilms), polluted air, and animal and human microbiomes (human feces, mouse and chicken cecum, and cow rumen). Results show well-defined environmental specificities that emphasize microbial adaptation and evolution capabilities. Unexpected observations were also made for several ecosystems, thus providing new hypotheses about the life style of their microbial communities. Available metagenomes are a gold mine of underexploited information that could be used to explore specific microbial structural and functional relationships. The statistical analysis provided here depends in part on replicates from the different ecosystems. With the continued emphasis on metagenomic sequencing, future analyses should support rigorous statistical treatment. This preliminary metagenomic decryption could represent a pilot-scale test for a future Earth microbiome global comparison

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Keraval, Benoît. "Les métabolismes oxydatifs extracellulaires : une nouvelle vision des processus de minéralisation du carbone organique du sol." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22740/document.

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Pey, Benjamin. "Contribution de la faune du sol au fonctionnement et à l'évolution des Technosols." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL090N/document.

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Abstract:

Les Technosols ont des propriétés et une pédogenèse influencées par des matériaux technogéniques qui les constituent. Le modèle expérimental de Technosol construit a été choisi et résulte de l’utilisation délibérée de matériaux technogéniques au sein d’un profil. L’objectif scientifique est d’évaluer la contribution de la faune du sol aux processus impliqués dans le fonctionnement et l’évolution des Technosols. Des expérimentations en laboratoire (cosmes) et en conditions climatiques réelles (lysimètres, parcelles) ont été menées de l’échelle ultrastructurale à celle du pédon. Les résultats indiquent que (i) le Technosol construit est un support de vie de la faune, (ii) le modèle d’ingénieur de l’écosystème : Lumbricus terrestris, par la création de macroporosité et par ses structures biogéniques contribue à sa structuration, son agrégation et à la décomposition de sa matière organique, (iii) lorsque plusieurs groupes d’organismes assurant des fonctions différentes sont associés, des effets sont mesurés majoritairement sur la décomposition de la matière organique. La forte disponibilité des ressources du Technosol autorise la présence de la faune mais masquent en partie ses effets et inhibent les interactions faunistiques qui auront un effet sur les fonctions des sols. Un modèle d’évaluation de l’effet de Lumbricus terrestris sur la macroporosité est proposé. En termes de génie pédologique, un projet de modèle d’aide à la décision résulte des acquis scientifiques. L’inoculation de la faune contribuerait ainsi à initier des mécanismes d’évolution des sols et à les accélérer
Technosols are soils whose properties and pedogenesis are influenced by technical materials which take part in their constitution. The experimental model used here is a constructed Technosol which is deliberately composed of technical materials in a soil profile. The scientific objective is to evaluate the contribution of soil fauna to processes implied in soil functioning and evolution. Experiments in laboratory (cosms) and in climatic conditions (lysimeters, field) are conducted from ultrastructural scale to soil profile scale. Results indicate that (i) constructed Technosol can support soil fauna, (ii) the model of ecosystem engineer: Lumbricus terrestris, by macroporosity and by stables biogenic structures, contribute to the structuration, the aggregation and the decomposition of organic matter of the Technosol, (iii) when several groups of organisms implied in differents soil functions are used, effects are observed on organic matter decomposition. The huge availability of resources in the Technosol allow the presence of soil fauna but its effects and reduce soil fauna interactions which can have effects on soil functioning. A model whose objective is to evaluate effect of Lumbricus terrestris on macroporosity is proposed. In terms of soil engineering, a project of decision support model results of scientific experiences. Soil fauna inoculation in soil engineering could contribute to initiate and accelerate mechanisms of Technosol evolution

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Osman, Naoum Jorge. "Étude des populations bactériennes des écosystèmes des sols oligotrophes en utilisant des technologies de séquençage à haut débit." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS196/document.

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Abstract:

"Où peut-on trouver des microbes, et comment survivent-ils dans ces lieux ?" sont des questions essentielles afin de comprendre la vie sur Terre. Les populations bactériennes du sol sont connues pour jouer un rôle important dans les cycles biogéochimiques, l'entretien des sols, les effets climatiques et l'agriculture.Dans ce travail, j'ai utilisé la technique de pyroséquençage, via le produit d’une PCR d’ADNr 16S amplifiée extraite d’ADN totale, afin de révéler les populations bactériennes présentes dans quatre environnements inhabituels et oligotrophes différents:A. Les écosystèmes saumâtres sont largement distribués sur Terre et sont représentés par des systèmes aquifères salés et des sols salins. Nous avons examiné la composition bactérienne des sédiments des estuaires, sols saumâtres et des échantillons de sol sablonneux de la région de Camargue, échantillonnés pendant deux années consécutives. Les membres appartenant au phylum Proteobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Firmicutes, Acidobacteria et Actinobactéries ont été trouvés principalement dans les sols et sédiments. Nous avons constaté que les membres de ces groupes bactériens étaient associés principalement à des bactéries halophiles, sulfatoréductrices (SRB), nitratoréductrices et coliformes, dont leurs proportions ont probablement été affectées par la salinité et leurs localisations géographiques.B. Les bactéries associées à la rhizosphère des plantes sont connues pour jouer un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques, la nutrition des plantes et la lutte biologique contre les maladies végétales. Nous avons examiné les populations bactériennes de la rhizosphère du riz (Oryza sativa) en fin de croissance dans la région de la Camargue en 2013 et 2014. Les populations bactériennes les plus abondantes se sont révélées être des membres appartenant au phylum Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi et Gemmatimonadetes. Les genres bactériens auxquels appartiennent ces différents phylums sont connus pour participer dans des processus biogéochimiques du sol, tel que la nitrification, la dénitrification, l'oxydation, ainsi que comme agents de control biologique. Les proportions bactériennes trouvées varient considérablement en fonction de leur localisation géographique et selon l’année d’échantillonnage.C. Nous avons examiné les sols de surface de "Padza de Dapani" situés sur l'île de Mayotte au large de la côte est de l'Afrique, car cette région n’est pas un vrai désert, mais y ressemble due à l’érosion du sol. Les sols de Mayotte sont acides, oligotrophes et minéralisées, et leur population bactérienne principale appartient aux phylums des Actinobactéries, Proteobacteria et Acidobacteria. Un fait intéressant, les membres des genres Acinetobacter, Arthrobacter, Burkholderia et Bacillus sont prédominants dans nos échantillons, comme observé dans des déserts (asiatiques) chauds et jouant probablement un rôle dans la minéralisation des sols, expliquant la désertification.D. Les régions arides de la Terre constituent > de 30% de la surface continentale et les sols oligotrophes sont soumis à des facteurs environnementaux difficiles tels que la faible pluviométrie moyenne annuelle, l'exposition aux UV et les grandes fluctuations de température. Nous avons examiné les populations bactériennes présentes dans la rhizosphère des plantes pionnières et les sols de surface du désert de Jizan d'Arabie Saoudite. Les phylums bactériens les plus abondants appartiennent aux groupes des Bacteroidetes, Proteobacteria et Firmicutes qui diffèrent entre la rhizosphère des plantes étudiées par rapport à la surface du sol, à l'exception de la plante "Panicum Turgidum" qui contient des proportions élevées (70%) des membres appartenant au genre Flavobacterium
“What microbes are where, and how do they live there” is now an essential question to understand life on Earth, even when comparing seemingly similar ecosystems in different locations. Soil bacterial populations are known to play important roles in biogeochemical cycles, soil maintenance, climatic effects and agriculture. I used pyrosequencing of PCR amplified 16S rDNA from total extracted DNA in order to reveal the bacterial populations living in four different unusual and oligotrophic environments: A. Saline areas are widely distributed on Earth’s and are represented by both saline lakes and saline soils. We examined the bacterial composition of estuary sediments, brackish and sandy soil samples from the Camargue region (Rhône delta in southern France) sampled in two consecutive years. Members belonging to the Proteobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Firmicutes, Acidobacteria and Actinobacteria phyla were found principally in saline sediment and soil samples. We found that members from these phyla were associated principally to halophilic bacteria, sulphate reducing bacteria (SRB), nitrate reducing bacteria and coliforms, and that their varying proportions were likely affected by salinity and geographical location. B. Bacterial populations associated with the rhizosphere of plants are known to play essential roles in biogeochemical cycles, plant nutrition and disease biocontrol. We examined the bacterial populations of the rhizosphere of rice (Oryza sativa) growing in the Camargue region in 2013 and 2014. The most abundant bacterial populations were found to be members belonging to the Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi and Gemmatimonadetes phyla. The genera members belong these phyla were found to participate in soil biogeochemical processes such as nitrification, denitrification, oxidation, as well as act as biocontrol agents. The bacterial populations were found to significantly vary by geographical location as well by year of collection. C. We examined the surface soils from “Padza de Dapani” on the island of Mayotte off the east coast of Africa, as this region is not a true (hot) desert, but resembles one due to extensive soil erosion. In the acidic, oligotrophic and mineralized soil samples from Mayotte, members of the Actinobacteria, Proteobacteria and Acidobacteria phyla dominated the bacterial populations. Interestingly, members of the genera Acinetobacter, Arthrobacter, Burkholderia and Bacillus were found to be predominant in our samples, as is also observed in hot (Asian) deserts and may play roles in soil mineral weathering, thus helping to understand desertification processes. D. Earth’s arid regions comprise >30% of the continental surface and the oligotrophic soils are subjected to harsh environmental factors such as low average annual rainfall, high UV exposure and large temperature fluctuations. We examined the bacterial populations present in the rhizosphere of pioneer plants and surface soils in the Jizan desert of Saudi Arabia. The most abundant bacterial phyla belonged to the Bacteroidetes, Proteobacteria and Firmicutes phyla that were different between the rhizosphere of plant versus these from surface sand, with the exception of the plant “Panicum Turgidum”, which contain in its rhizosphere high proportions (70%) of members belonging to the Flavobacterium genus

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Daoud, Farid Zineddine. "La perméabilité des sols fins compactés." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL056N.

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Abstract:

Les caractéristiques hydriques des sols fins compactés conduisent à les utiliser comme barrière hydraulique afin de limiter les échanges avec le milieu naturel. La mise au point d'un dispositif expérimental a permis de montrer l'action combinée des différents paramètres hydriques et mécaniques sur le comportement hydrodynamique des sols fins compactés. Les résultats portent sur la mise en évidence de l'influence des conditions d'exécution des essais (gradient hydraulique, confinement, chargement axial, dimensions des éprouvettes, type de perméamètre et durée de l'essai), et des paramètres liés à la nature et à la préparation du sol (teneur en eau, énergie et mode de compactage, dimensions des mottes, lien entre les couches). Parmi les trois méthodes de compactage utilisées dans cette étude, le compactage par pétrissage est celui qui a donné les plus faibles valeurs de perméabilité. Ces travaux ont montré que la taille des mottes à un effet considérable sur la perméabilité des sols fins compactés du coté sec. Par ailleurs, l'existence des écoulements préférentiels le long de l'interface sol-membrane flexible a pu être démontrée à l'aide d'un traceur, une pression de confinement importante est nécessaire pour les éliminer. L’effet d'échelle a été interprété par un modèle probabiliste montrant la variation de la perméabilité moyenne d'un ensemble de couches en fonction de la probabilité d'existence d'une couche peu perméable. Ce travail nous a conduit de proposer d'une part, des améliorations de la procédure d'essai permettant la détermination de la perméabilité à saturation au laboratoire et d'autre part, des recommandations pratiques pour la conception et la réalisation des systèmes étanches

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Saenger, Anaïs. "Caractérisation et stabilité de la matière organique du sol en contexte montagnard calcaire : proposition d'indicateurs pour le suivi de la qualité des sols à l'échelle du paysage." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENS010/document.

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Abstract:

Les sols de montagne représentent d'importants réservoirs de carbone (C) potentiellement vulnérables aux changements climatiques et changements d'usage qui les affectent de manière amplifiée. Or la grande variabilité de ces milieux, leur faible accessibilité ainsi que le manque d'outils de mesure appropriés limitent nos connaissances qui restent aujourd'hui très fragmentaires en ce qui concerne les stocks, la chimie et la réactivité du carbone organique des sols (COS). Ces informations sont pourtant nécessaires pour appréhender l'évolution de ces sols et de leur C dans ce contexte de changements globaux. Les objectifs de ce travail de thèse étaient (i) d'accéder à une meilleure compréhension de la nature, de la stabilité et de la vulnérabilité du COS dans une mosaïque d'écosystèmes des Préalpes calcaires (massif du Vercors), (ii) de rechercher des outils de caractérisation rapides et fiables adaptés à l'étude et au suivi du COS à l'échelle du paysage, et enfin (iii) de proposer des indices pour l'évaluation et le suivi de la qualité des sols en milieu de montagne. Dans un premier temps, nous avons testé l'application de la pyrolyse Rock-Eval pour l'étude du COS à grande échelle sur un ensemble d'unités écosystémiques. Nous avons ensuite comparé la pyrolyse Rock-Eval à deux techniques classiques d'étude de la matière organique du sol (MOS) : le fractionnement granulodensimétrique de la MOS et la spectroscopie moyen infrarouge. Ces approches analytiques couplées nous ont permis de quantifier les stocks de C à l'échelle de la zone d'étude et d'expliquer la stabilité et la vulnérabilité du COS sous des angles variés. Les facteurs responsables des patrons observés dans les différentes unités écosystémiques sont discutés. Ce travail a également confirmé la pertinence de l'outil Rock-Eval pour répondre aux objectifs fixés. Parallèlement, des approches biologiques nous ont permis d'évaluer l'importance de la composante microbienne dans ces sols. Enfin, des indices évaluant le statut organique des sols (stockage de COS, fertilité des sols, vulnérabilité du COS) sont proposés pour constituer des outils de gestion et d'aide à la décision
Mountain soils are major reservoirs of carbon (C), potentially vulnerable to climate and land use changes that affect them significantly. However, the great variability of these soils, their limited accessibility and the lack of appropriate measurement tools restrict our knowledge. Today, our comprehension of the biogeochemistry of mountain soils remains very incomplete regarding stocks, chemistry and reactivity of soil organic carbon (SOC). Yet this information is necessary to understand the evolution of soil carbon in the current context of global change. The objectives of this work were (i) to gain a better understanding of the nature, stability and vulnerability of SOC in a mosaic of ecosystems in a calcareous massif in the Alps (Vercors massif), (ii) to search for fast and reliable characterization tools, suitable for the study and monitoring of COS at the landscape scale, and (iii) to propose indicators for the assessment and monitoring of soil quality in mountain regions. As a first step, we tested the application of Rock-Eval pyrolysis for the study of COS at large-scale on a set of ecosystem units. Then, we compared the Rock-Eval approach to two conventional techniques for soil organic matter (SOM) study: the particle-size fractionation of SOM, and the mid-infrared spectroscopy. These coupled analytical approaches allowed us to quantify C stocks across the study area, and explain the stability and the vulnerability of COS at various angles. Factors responsible for the patterns observed in the different eco-units are discussed. This work also confirmed the relevance of the Rock-Eval tool to achieve our previous objectives. Biological approaches allowed us to assess the significance of microbial pool in these soils. Finally, indices assessing the status of SOM (SOC storage, soil fertility, vulnerability COS) were proposed and constituted interesting management tools for decision-makers

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Jahangir, Emad. "Phénomènes d'interaction sol-structure vis-à-vis de l'aléa retrait-gonflement pour l’évaluation de la vulnérabilité des ouvrages." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL088N/document.

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Abstract:

Les sols argileux peuvent présenter des variations importantes de volume lors d’un changement hydrique, tel une période de sécheresse. Ce phénomène de retrait-gonflement des sols argileux est à l’origine de nombreux préjudices aux bâtis ce qui le situe, après les inondations, au second rang des aléas naturels français en matière de coût des dommages : 5 milliard d’euros entre 1988 et 2007. Les maisons individuelles sont les plus touchées par ce phénomène qui provoque un tassement différentiel du bâti à l’origine de sa dégradation (fissures dans les éléments de maçonnerie non armée en particulier). L’objectif de cette thèse est d’étudier la vulnérabilité des bâtis vis-à-vis de l’aléa retrait-gonflement à travers une analyse de l’interaction sol-structure. Ce travail s’est porté sur les trois grands volets suivants : 1 - le comportement hydromécanique des sols argileux, 2 - l’interaction sol-structure, 3 - l’évaluation des dommages structuraux. Le comportement hydromécanique des sols argileux a été modélisé par le concept de surface d’état et intégré dans un modèle d’interaction sol-structure inspiré du modèle de Winkler, avec des approches de plus en plus complexes : cas unidimensionnel tout d’abord, 2D ensuite en assimilant la structure à une poutre, puis en 3D en représentant la structure par une plaque. Ces modèles d’interaction sol-structure permettent de calculer la déflexion relative d’un bâti, en fonction d’une valeur de succion imposée et des propriétés mécaniques ou hydromécaniques de la structure et du sol d’assise. La déflexion relative du bâti est alors comparée à des valeurs seuils afin d’évaluer le dommage.La dernière partie de cette thèse consiste en une étude de faisabilité pour le développement de courbes de vulnérabilités adaptées à la problématique du retrait gonflement. Ces courbes représentent la moyenne des dommages d’un type de bâti conçu sur un type de sol gonflant pour une valeur de succion imposée. Ces courbes ont été développées à partir d’une typologie des sols gonflants et d’une typologie des bâtis issue des bases de données des maisons sinistrées. La moyenne des dommages est calculée par la méthode de Monte-Carlo, en prenant en compte la variabilité des paramètres du bâti
Clayey soils can present large volumetric deformations in response of water content change. This phenomenon of shrinkage and swelling of clayey soils is recognized as a costly natural hazard throughout the world. In France, this cost is reported between 1988 and 2007 to 5 million Euros, ranking in second class of the French natural hazards in terms of cost of damage after the floods. The individual masonry buildings with shallow foundations are the most affected by this phenomenon that causes a differential settlement of the building leading to cracks in facades and structural elements, especially in unreinforced masonry elements.The objective of this thesis was to study the vulnerability of the building, against the shrink-swell hazard through an analysis of soil-structure interaction. This work was focused on three major points: - Hydro-mechanical behavior of clay soils - Soil-structure interaction - Evaluation of structural damage.The hydro-mechanical behavior of clay soils was considered by the concept of state surface and integrated into a soil-structure interaction model, based on the Winkler model, with increasingly complex approaches: 1D, 2D and 3D by modeling the building behavior respectively by a spring system, the beam element and the plate element. These models of soil-structure interaction are able to calculate the relative deflection of the building, according to the values of imposed suction, mechanical properties of the structure and hydro-mechanical properties of the soil. The relative deflection of the building is then compared to threshold values of the classical damage categories to assess the building damage.Finally a feasibility study was conducted on the development of vulnerability curves adapted to the problem of shrinkage – swelling of clayey soils. These curves represent the average of structural damage versus suction, for each type of building. These curves were developed based on a classification of expansive soils and a building typology outcome from databases of affected buildings. The average damage is calculated by the Monte-Carlo method, taking into account the variability of the building parameters

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Vincent, Quentin. "Étude des paramètres abiotiques, biotiques et fonctionnels, et de leurs interactions dans des sols délaissés." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0015/document.

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Abstract:

Suite à des usages intensifs d’origines industrielles, des surfaces considérables de sols dégradés, peu fertiles, voire contaminés sont délaissées. Dans un contexte de raréfaction des sols et de pressions foncières et économiques grandissantes, la réhabilitation de ces sols fortement anthropisés et délaissés peut-être un enjeu. Toutefois, pour envisager une réutilisation de ces sols, il est nécessaire de mieux les caractériser. L’étude de la qualité des sols prend rarement en compte la biodiversité et le fonctionnement biologique. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse était de caractériser des sols délaissés, en prenant en compte leurs paramètres abiotiques, biotiques et fonctionnels. Pour cela, six sols fortement anthropisés délaissés du nord-est de la France, correspondant à différentes activités industrielles, ont été étudiés in situ et en laboratoire. Plusieurs groupes biotiques (bactéries, champignons, mésofaune, macrofaune et flore) ont été étudiés afin d’avoir une approche quasi-exhaustive de la biodiversité des sols. Une approche taxonomique et fonctionnelle (basée sur les traits) de la biodiversité a été réalisée pour les champignons, la méso- et la macrofaune. De plus, l’évolution in situ au cours du temps des paramètres abiotiques et biotiques a été prise en compte sur un des six sols délaissés étudiés. Enfin, les interactions biotiques entre une espèce de collembole, de champignon mycorhizien à arbuscules et de plante herbacée ont été étudiées dans deux sols délaissés, en laboratoire. Nous avons montré que les sols délaissés étaient caractérisés par une biodiversité significative, comparable selon les cas, à celles d’autres types de sols, comme les sols forestiers, de prairies ou agricoles. Toutefois, des différences de densité, de richesse et de structures taxonomiques et fonctionnelles entre les sols délaissés existent et dépendent du groupe biotique étudié. Ces différences sont notamment liées aux propriétés physico-chimiques contrastées de ces sols. Ainsi, un sol construit, amendé en compost, était l’écosystème le moins perturbé des sols étudiés, contrairement à un autre sol construit et contaminé en métaux lourds. Nous avons montré que les paramètres physico-chimiques, et surtout biologiques, évoluaient rapidement au cours du temps (environ un an) dans le sol construit contaminé en métaux lourds. Enfin, nous avons mis en évidence, dans les deux sols étudiés en laboratoire, des modifications des interactions biotiques sous l’influence de nombreux paramètres comme le volume de sol, la durée de l’interaction, la présence d’une microflore indigène etc. Finalement, nous avons montré que ces sols pouvaient être le support de services écosystémiques tels que l’habitat pour la biodiversité et qu’ils pouvaient être fonctionnels, permettant ainsi de considérer leur potentielle valorisation
Due to industrial activities intensification, large surfaces of degraded soils, with low fertility and sometimes contamination, are derelict. In the context of land depletion and economic pressure, the rehabilitation of these derelict anthropogenic soils could be a key issue. However, these derelict soils needs to be better characterized before to consider their potential use. Soil quality studies rarely take into account the biodiversity and the biological functioning. Thus, the aim of this PhD work was to characterize derelict soils by considering their abiotic, biotic and functional parameters. To this end, six derelict strongly anthropogenic soils from north-eastern France, resulting from different industrial activities, were studied in situ and in laboratory. Several biotic components (bacteria, fungi, mesofauna, macrofauna and flora) were studied to have an almost complete approach of the soil biodiversity. Taxonomical and functional (trait-based approach) study of biodiversity was performed for fungi, meso- and macrofauna. Moreover, the in situ evolution over time of abiotic and biotic parameters was taken into account in one of the six studied derelict soils. Lastly, biotic interactions between a species of Collembola, of arbuscular mycorrhizal fungi and of herbaceous plant were studied in two derelict soils, in a growth chamber. We showed that derelict soils were characterized by a significant biodiversity, comparable case to case with other kinds of soils like forest, grassland or crop. Nevertheless, differences in terms of density, richness and taxonomical and functional structure community were observed between soils and depend on considered biotic group. These differences were notably linked with contrasting physico-chemical parameters between soils. Thus, a compost-amended constructed soil was the less disturbed among the six studied soils, in contrast with a heavy metal-contaminated constructed soil. We showed that abiotic parameters, notably biotic parameters, evolved quickly (within one year) in the metal-contaminated constructed soil. In the two derelict soils where interactions between Collembola and mycorrhizal fungi were studied, biotic interactions were affected by several parameters like soil volume, time of interaction, indigenous microflora presence etc. Finally, we have shown that these derelict soils support ecosystems services such as biodiversity reserve and could be functional, allowing potential re-use

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Tardy, Vincent. "Lien entre la diversité microbienne, la stabilité des communautés microbiennes et le turnover des matières organiques du sol." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS081/document.

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Abstract:

Les communautés microbiennes sont des acteurs majeurs du fonctionnement biologique du sol à travers notamment leur implication dans les transformations des cycles biogéochimiques (C, N, P…). Dans les agro-écosystèmes, la diversité de ces communautés est régulièrement modifiée par des perturbations liées aux pratiques agricoles et la question des conséquences de ces modifications pour le maintien du fonctionnement biologique et des fonctionnalités des systèmes agricoles est aujourd’hui centrale. Si le rôle de la diversité biologique pour le fonctionnement des écosystèmes a été bien étudié chez les macro-organismes, et notamment les plantes ; la relation biodiversité/activité est encore très mal connue pour les microorganismes du sol. Pourtant, dans la mouvance agroécologique actuelle, cette connaissance est nécessaire pour définir de nouvelles pratiques culturales intégrant une gestion de la diversité microbienne pour une utilisation durable des agrosystèmes. Dans ce travail, l’objectif général était de tester l’importance de la diversité pour la stabilité (résistance/résilience) et l’activité des communautés microbiennes (bactéries et champignons) impliquées dans les transformations de la matière organique dans le sol, une fonction déterminante pour la fertilité des sols, la qualité de l’environnement et les changements globaux. D’un point de vue expérimental, nos questions ont été abordées par le couplage d’expérimentations au laboratoire avec des échantillonnages réalisés au terrain. Dans un premier travail basé sur une manipulation de la diversité au laboratoire, nous avons montré que la stabilité de la structure et de l’activité des communautés en réponse à différentes perturbations est positivement liée à la diversité microbienne (i.e. nombre d’espèces). Ce lien a ensuite été validé par une expérimentation basée sur un échantillonnage de terrain qui nous a permis de démontrer (i) que la diversité microbiennes peut être modulée (augmentée ou diminuée) en fonction de l’intensité d’usage des sols, et (ii) que la minéralisation de la matière organique est plus intense dans les sols présentant les plus hauts niveaux de diversité. Enfin, dans le cadre d’une expérimentation réalisée au terrain (SOERE-ACBB, Lusignan), nous avons montré que la réponse des communautés de bactéries et de champignons à un apport de résidus de blé, en termes de successions de populations et d’activité de minéralisation de la matière organique, dépend de l’historique cultural du sol. Ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur l’importance de la diversité microbienne (richesse, composition) pour la stabilité et l’activité des communautés impliquées dans les transformations de la matière organique dans le sol. Ils montrent également que la modulation de la diversité des communautés microbiennes du sol par les pratiques agricoles, présentes ou passées, peut affecter significativement le turnover de la MOS
Soil microbial communities act as important agents of the biological soil functioning, particularly through their involvements in the transformations of biogeochemical cycles (C, N, P…). In agro-ecosystems, the diversity of these communities is affected by perturbations associated to agricultural practices, and the significance of these modifications in terms of preservation of biological functioning and sustainability of agricultural systems has emerged as a central issue in the environmental sciences. Whereas the role of biodiversity has been well studied for macroorganisms, in particular for plants; the biodiversity/activity relationship is still largely unknown for soil microorganisms. However, in the current agro-ecological movement, this knowledge is needed to define new agricultural practices including a best management of microbial diversity for the sustainable use of agro-ecosystems. In this context, the objective of this Phd was to test the significance of microbial diversity for the stability (resistance/resilience) and the activity of microbial community (bacteria and fungi) involved in the turnover of soil organic matter, a major function for soil fertility, environment quality and global changes. From an experimental point of view, these issues were addressed by coupling laboratory with field experiments. In a first work, by manipulating microbial diversity in laboratory condition, we have shown that the stability of both microbial genetic structure and activity in response to different perturbations is positively linked to microbial diversity (i.e. number of species). This link was then validated by a sampling based on a field experiment that allowed us to demonstrate that (i) the soil microbial diversity can be modulated (increased or decreased) depending the intensity of land use management, and (ii) the mineralization of organic matter is more intense in the soil with the highest level of diversity. Finally, thanks to an experiment carried out in the field (SOERE-ACBB, Lusignan), we showed that the response of bacterial and fungal communities to wheat residues supply in terms of successions of microbial populations and activities of organic matter mineralization depends on the soil management history. These works provide new insights into the significance of microbial diversity (richness, composition) for the stability and the activity of communities involved in the soil organic matter turnover. They also suggest that the modulation of the diversity of soil microbial communities by agricultural practices, past or present, can significantly affect the turnover of soil organic matter

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Basmaji, Bakri. "Développement d’un modèle analytique d’interaction sol-structure pour l'étude du comportement mécanique des structures soumises à un mouvement de terrain : influence des déformations de cisaillement et de la plasticité." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0290/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans la continuité des travaux de recherche menés au laboratoire Géoressources (Ecole des Mines de Nancy) et à l'INERIS depuis plusieurs années. Il concerne l’évaluation de la vulnérabilité des ouvrages situés dans des zones de mouvement de terrains d’origine naturelle ou anthropique. L’objectif de la thèse est de développer un modèle analytique permettant l’évaluation du tassement différentiel d’un ouvrage soumis à un mouvement de terrain et de calculer le taux de transmission de ces mouvements en fonction de la rigidité relative de l’ouvrage. Le modèle d’interaction sol-structure développé, tient compte de l’influence des contraintes de cisaillement dans le bâti et le terrain et d’un comportement poste-rupture du sol grâce à l’introduction d’une limite de plasticité. Le sol a été modélisé par les éléments de Pasternak afin de prendre en compte l'influence des déformations de cisaillement dans le sol, alors que le bâtiment est modélisé par la poutre d'Euler-Bernoulli et par la poutre de Timoshenko. L’existence potentielle d’un vide (décollement) sous le bâtiment a également été prise en compte dans le modèle analytique développé. Le taux de transmission des mouvements en champ libre du terrain au bâtiment a été calculé et présenté en fonction de la rigidité relative en flexion du bâtiment par rapport au terrain. Pour valider le développement entrepris, les résultats du modèle analytique ont été comparés aux résultats de modèles existants, analytiques, numériques et expérimentaux développés principalement par l'Université de Cambridge. Les résultats obtenus sont très satisfaisants et permettant de confirmer la robustesse du modèle analytique développé
This work is a continuation of the research work conducted in the Géoressources Laboratory and INERIS since several years. It concerns the assessment of the vulnerability of masonry structures influenced by natural or induced ground movements. The origins of the movement are may be, mining subsidence, tunneling, and shrinkage-swelling of clayed ground. The objective of the thesis is to develop an analytical model to evaluate the differential settlement of a structure in relation to the free field ground movement and given a set of phenomena: soil-structure interaction, influence of shear deformations in the structure and the ground, influence of non- linearities induced by the ground yielding. The soil was modeled by Pasternak elements to take into account the influence of shear deformations in the soil, while the building is modeled by the Euler-Bernoulli beam and by the beam of Timoshenko. The possibility of having a gap under the building was also taken into account. The deflection transmission ratio is then calculated and plotted according to are lative stiffness ratio which depend on both the structure and the soil stiffness A numerical model is also developed and results are compared with those of the analytical model. Other results of several numerical and experimental models principally developed at the University of Cambridge are also used for this comparison. Results show significant consistence between all these results. This demonstrates the significance of the analytical soil-structure model developed in this thesis

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Nowamooz, Hossein. "RETRAIT/GONFLEMENT DES SOLS ARGILEUX COMPACTES ET NATURELS." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00331856.

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Abstract:

Cette thèse rapporte les résultats d'études expérimentales effectuées à l'?domètre avec imposition de succion par la méthode osmotique sur des matériaux gonflants compactés lâches et naturels denses. Plusieurs cycles de séchage/humidification ont été appliqués sur ces matériaux sous trois faibles charges mécaniques constantes. Pendant ces cycles, les éprouvettes manifestent un retrait cumulé pour le sol lâche et un gonflement cumulé pour le sol dense. Les résultats montrent que dans les deux cas, les déformations volumiques convergent vers un état d'équilibre où le sol présente un comportement réversible. A la fin des cycles de succion, un cycle de chargement/déchargement a été effectué sous les succions constantes. Les valeurs de la pression de préconsolidation p0(s), de l'indice de compression vierge lambda(s) et de l'indice de compression élastique lambda dépendent directement des chemins de contrainte suivis.
L'ensemble des résultats expérimentaux permet de déterminer les surfaces de charge : la limite de séparation de micro/macro (Lm/M) ; la surface de chargement-effondrement (LC) et la surface de comportement saturé (SCS). La succion limite entre la micro- et la macrostructure (Lm/M) dépend parfaitement de la structure interne et du diamètre qui délimite les deux familles de pores. L'évolution de la pression de préconsolidation en fonction de la succion imposée est présentée par la surface LC. Les courbes de compressibilité sous différentes succions convergent vers la courbe correspondant à l'état saturé sous de fortes contraintes appliquées. La pression à partir de laquelle, le sol continue son chemin sur la courbe du comportement normalement consolidé est appelée la pression de saturation (Psat). Plus la succion imposée est élevée, plus la charge nécessaire pour atteindre cette pression de saturation est importante. La surface SCS présente la variation de la pression de saturation en fonction de la succion imposée. Nous pouvons considérer que les surfaces de charge SCS et LC sont uniques pour les sols denses cependant elles se superposent à la fin des cycles de succion pour les sols lâches. Les cycles hydriques augmentent aussi la limite (Lm/M) entre la micro- et la macrostructure pour les deux sols.

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Wells, John. "Expériences sur les impacts liquide-solide et le soulèvement de particules par un tourbillon annulaire : applications à l'érosion des sols et au transport des sédiments." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10037.

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Abstract:

Cette these, experimentale, vise a ameliorer la comprehension de l'erosion de sols par l'impact des gouttes de pluie, et le soulevement de particules d'un lit noncohesif par un ecoulement d'eau turbulent. L'experience decrite en premiere partie est l'impact d'un corps solide (cylindrique ou spherique) sur la surface d'un bain d'eau a une vitesse de 10 m/s, ce qui doit simuler les premiers instants de contact entre une goutte d'eau et une surface solide. Les pressions ont ete mesurees a la surface du projectile a des angles inferieures a 0. 3 radian de l'axe. Ces resultats ont ete compares avec les predictions de la theorie incompressible. La deuxieme partie decrit le soulevement de particules par l'impact d'un tourbillon torique. Nous considerons qu'un tel impact modelise le passage de tourbillons coherents dans une couche limite turbulente, pour ce qui concerne la mise en mouvement de particules. Les trajectoires des billes ont ete digitalisees a partir de photographies stroboscopiques, et le champ de vitesse a ete etudie avec une camera 16 mm. Les observations experimentales nous servent de base pour proposer une mise a jour des hypotheses d'entrainement de sutherland (1966)

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Assemien, Embi Féline Laurenza. "Impact de pratiques agricoles conventionnelles et innovantes sur la fertilité des sols et les acteurs microbiens impliqués dans la zone de savanes humides de Côte d’Ivoire." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1103/document.

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Abstract:

En Afrique de l'Ouest, les sols de savanes humides se caractérisent par des concentrations extrêmement basses de matières organiques, d'azote minéral, de phosphore et de cations basiques, ce qui limite la production primaire. Ce travail a analysé comment des changements particuliers dans les utilisations des terres peuvent influencer le fonctionnement et la fertilité des sols, pour in fine soutenir la production des agroécosystèmes dans cette zone de savane. Six différents types d'utilisation des terres sur 9 parcelles expérimentales répartis à l’échelle du paysage du centre-sud de la Côte d’Ivoire ont été comparé : (i) le brûlis comme pratique traditionnelle ; (ii) la fertilisation chimique comme pratique conventionnelle ; et le mulching comme pratique innovante, testé (iii) sans insertion de légumineuses ou (iv et v) avec insertion de haricot ou soja dans des cycles de rotations culturales ; (vi) le sol nu était considéré comme une situation de référence (le témoin). Le sol a été prélevé dans 54 sous-parcelles, avant et 3 fois après la mise en place des traitements. Sept activités enzymatiques (activités dénitrifiante, nitrifiante, β glucosidase, N-acétyl-β-D-glucosaminidase, phosphatase acide et alcaline, déshydrogénase) du sol, les principales variables du sol (humidité, carbone organique, azote total, pH et Phosphore assimilable), l'abondance et la diversité des communautés microbiennes impliquées dans le cycle de l’azote (bactéries et archées oxydatrices de l’ammonium ; les genres Nitrobacter et Nitrospira qui jouent un rôle clé dans la production de nitrate ; les bactéries réductrices du nitrite porteuses des gènes nirS ou nirK ; et les bactéries réductrices du N2O porteuses de gènes nosZI ou nosZII). Les résultats ont montré que (i) le C. org, le K, le Mg et les activités enzymatiques du sol ont diminué avec la profondeur du sol, indiquant un faible taux d’accumulation des nutriments dans les profondeurs les plus importantes du sol. Par ailleurs, les durées de jachère (0 à 10 ans) n’ont pas significativement affecté la majorité des propriétés du sol, à l'exception de l’Ntot et du K du sol qui étaient élevés dans les vieilles jachères. De plus, le C. org a diminué en fonction de la durée de la jachère tandis que le Mg a suivi une tendance inverse ; (ii) le type d'utilisation des terres a affecté fortement la plupart des activités enzymatiques du sol et les communautés microbiennes impliquées dans le cycle de l’azote; (iii) les pratiques de mulching pourraient avoir un impact positif sur les caractéristiques du sol et les communautés microbiennes, avec pour conséquence le renforcement du maintien de la fertilité des sols et la durabilité de la production agricole à long terme. D’après les résultats obtenus, la pratique de paillage, possiblement avec insertion de légumineuses, pourrait être moins onéreuse et plus adaptée pour augmenter progressivement et de façon durable la disponibilité en azote dans ces agroécosystèmes
In West Africa, humid savanna soils are characterized by extremely low concentrations of organic matter, mineral nitrogen, phosphorus and basic cations, which limit primary production. We analyzed how particular changes in land-uses can influence the functioning and fertility of soils, to support the production of agroecosystems in this savanna zone. We compared six land-use types at 9 experimental plots across a landscape: traditional slash-and-burn; conventional chemical fertilization; and innovative use of mulching (tested with or without inserting legumes in the crop rotation). Bare soil was also considered as a reference situation. Soil was sampled on the 54 sub-plots, before and 3 times after treatment inception. We surveyed seven soil enzyme activities (denitrification, nitrification, β glucosidase, N-acetyl-β-D-glucosaminidase, acid and alkaline phosphatase, dehydrogenase), key soil variables (moisture, organic C, mineral and total N, pH, and available P) and the abundances and diversity of microbial communities involved in the N cycle (bacterial and archaeal ammonia oxidizers; Nitrobacter; Nitrospira; and nirS-, nirK- and nosZ-like denitrifiers). Our results showed that (i) C. org, K, Mg and soil enzymes activities decreased with soil depth, reflecting a low rate of nutrient accumulation in soil depth. In contrast, fallow periods (0 to 10 years) did not significantly affect the majority of soil properties, excepted soil Ntot and K, which were high in old fallows. In addition, C. org decreased as a function of the fallow period, but Mg follow-up an inverse trend; (ii) the land use type strongly affects most soil enzymatic activities and the microbial communities involved in nutrient cycling; (iii) innovative mulching practices have a positive impact on soil characteristics and microbial communities, thereby maintaining the maintenance of soil fertility and the sustainability of agricultural production in the long term. According to our results, the practice of mulching, possibly with the insertion of legumes, could be less expensive and more appropriate to progressively and sustainably increase nitrogen availability in these agro-ecosystems

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Li, Zhong-Sen. "Etudes des propriétés hydromécaniques des sols argileux non saturés proches de la saturation." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2015. http://www.theses.fr/2015ECAP0023/document.

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Abstract:

Cette thèse présente un ensemble de résultats expérimentaux sur une argile remaniée non saturée proche de la saturation, dont le degré de saturation est généralement supérieur à 70%.Après une série d’essais de caractérisation physique et mécanique du matériau, plusieurs méthodes expérimentales ont été utilisées pour étudier le comportement et certaines pathologies du sol compacté telles que l’orniérage et le matelassage.Une étude systématique du comportement du sol compacté sur chemins de drainage-humidification dans différents états initiaux a été effectuée, complétée par des mesures de succion par papier filtre et psychromètre. Les essais de porosimétrie par intrusion de mercure ont apporté un éclairage sur la microstructure du sol.La thèse a également permis d’étudier les variations de pression interstitielle du sol compacté sur chemin triaxial non drainé en utilisant la technique de translation d’axes, où quelques améliorations et modifications du montage ont été proposées
This thesis present an experimental study of an unsaturated clayey soil close to saturation, whose degree of saturation is generally above 70%.After characterizing the physical and mechanical properties of the material, several experimental methods were used to study the behaviour and some pathologies of the compacted soil, such as rutting and quilting.A systematic study of the behaviour of the compacted soil on drying-wetting paths starting from different initial states was carried out, completed by suction measurements using filter-paper and psychrometer. Mercury intrusion porosimetry tests gave an insight of the soil microstructure.The thesis also addressed the question of the pore pressure variations of the compacted soil on undrained triaxial path using the axis-translation technique, where some improvements and modifications of the testing device were proposed

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Iqbal, Javed. "Contribution à l'analyse des effets macroscopiques de l'interaction structure-sol-structure par modélisation simplifiée en éléments spectraux." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU030/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse présente une contribution à l'analyse des effets dynamiques des interactions sol-structure sur le mouvement sismique du sol et des bâtiments. Il repose essentiellement sur une approche numérique qui utilise la méthode des éléments spectraux et une représentation simplifiée des bâtiments par des modèles « par blocs » dont la réponse est ajustée par comparaison à plusieurs jeux de données expérimentales. L'objectif principal est de définir un cadre permettant une modélisation réaliste des effets macroscopiques d'interactions sol-structure et structure-sol-structure dans le calcul du mouvement du sol et des bâtiments. Après une présentation du cadre théorique de l'interaction sol-structure et des principales méthodes utilisées pour sa modélisation, divers exemples, comprenant le site Euroseistest / Volvi (Grèce), les tours de l'Ile Verte à Grenoble et Anchorage (Alaska), sont étudiés en détail pour identifier les difficultés de modélisation et proposer une procédure d'ajustement des paramètres des modèles par blocs au comportement réel des structures. Cela inclue une discussion sur les caractéristiques dynamiques les plus importantes à reproduire (fréquence de résonance, amortissement et mouvement de bascule) et sur la façon d'adapter les propriétés fictives des modèles par blocs afin de reproduire le comportement dynamique de structures dont les propriétés mécaniques varient fortement sur des échelles spatiales beaucoup plus faibles. Une attention particulière est consacrée à la modélisation par blocs de bâtiments ayant des propriétés dynamiques non-isotropes et des réponses mêlant flexion et cisaillement (de type « poutre de Timoshenko ») via l'introduction de propriétés hétérogènes au sein des éléments spectraux, et sans modification de la section géométrique globale. Ce travail comprend également une comparaison détaillée des différences entre modèles 2D et 3D et une discussion de leur origine physique : pour des bâtiments ayant des rapports d'aspect (longueur sur largeur) inférieurs à 6, les modèles 2D sont non-conservatifs, dans le sens où ils surestiment de façon significative l'amortissement et le mouvement de bascule. Cette thèse comprend également une grande partie sur les effets de l'interaction de structure à structure au travers du sol. De nombreuses situations sont étudiées, depuis le cas de 2 bâtiments à 2D ou 3D jusqu'au cas de zones densément urbanisées en 3D, avec divers types d'excitations (« pull-out », source superficielle ou profonde). Les effets de la distance inter-bâtiments sont étudiés dans diverses gammes de fréquence. La tendance générale obtenue est une diminution du mouvement du sol et des bâtiments autour de la fréquence de résonance fondamentale et une augmentation autour de la fréquence du premier harmonique. Des effets significatifs de réduction de la sollicitation sismique apparente sont obtenus en raison de l'effet de bouclier joué par les bâtiments vis à vis des ondes de surface
This work is a contribution to investigations on the effects of dynamic soil-structure interaction on the seismic motion of both ground surface and buildings. It is based mainly on a numerical approach using the spectral element method and a simplified representation of buildings with "block models", calibrated however on a comparison with various sets of instrumental data. One of the main goals is to set the frame for a relevant macroscopic modeling of SSI and SSSI effects on ground and structural dynamic response. After a presentation of the background theoretical framework of soil-structure interaction and the main modeling approaches, various examples from Euroseistest / Volvi (Greece), Grenoble Ile Verte towers (France) and Anchorage (Alaska) are investigated in detail to identify the main modeling issues and to propose a procedure to best tune the model and its parameters to the actual behavior. It includes a discussion on the main relevant macroscopic dynamic characteristics to fit (frequency, damping and rocking ratio), and on the way to use "block models", i.e., models consisting of blocks full of fictitious material, to satisfactorily reproduce the macroscopic response of actual buildings having highly variable slenderness ratios, with frames or shear walls. A special attention is devoted to the "block-modeling" of buildings with non-symmetrical dynamic properties and Timoshenko beam like behavior, through the introduction of material heterogeneities within the spectral elements of block models, while keeping unchanged the geometrical cross-section. It also includes a thorough comparison on the major differences between 2D and 3D models and their physical origins: for long buildings with aspect ratios (length over width ratio) lower than 6, 2D models are shown un-conservative, as they tend to significantly overestimate the damping and rocking ratios. This work also includes a large part on the effects of Structure-to-Structure interaction through the soil. Various cases are considered, from the 2 building case in 2D and 3D geometries to an idealized, densely urbanized 3D area, with various types of excitations (pull-out, surface or deep source). Effects of inter-building distance and frequencies are investigated. The general trend is a reduction of the ground and building motion around the fundamental frequency, with however opposite effects for the first higher mode. The reduction effects are found of particular importance because of the shielding effects of building clusters for surface waves

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Dousset, Sylvie. "Évaluation des potentialités de lessivage de la terbuthylazine et de l'atrazine dans trois sols de la région Centre." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1994_DOUSSET_S.pdf.

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Abstract:

L’objectif de ce travail était de comparer la mobilité de l'atrazine et de la terbuthylazine dans trois types de sol: un sol brun calcique, un sol brun calcaire et un pélosol, et d'évaluer les risques de contamination des nappes phréatiques par ces xénobiotiques. Des études d'adsorption et de désorption en Batch ont été menées au laboratoire. Les résultats ont montré que les trois sols possèdent une affinité plus élevée pour la terbuthylazine que pour l'atrazine. Il n'a pas été observé de relation entre l'adsorption et le taux d'argile. L’adsorption de ces triazines augmente non seulement avec la teneur en carbone organique, mais aussi avec le degré d'humidification et de polymérisation de la matière organique des sols. Des incubations en conditions contrôlées au laboratoire ont montré une biodégradation plus rapide de l'atrazine par rapport à la terbuthylazine, et une formation de résidus non extractibles plus importante dans le cas de la terbuthylazine, 38% contre 22% pour l'atrazine. Des expériences ont été conduites en colonne de laboratoire avec des sols reconstitués afin d'apprécier les possibilités de lessivage des deux triazines. Les profils de distribution des deux herbicides montrent que les quantités d'atrazine désorbées en surface se redistribuent plus profondément que pour la terbuthylazine. De plus, la vitesse de migration des deux triazines est plus rapide dans le sol brun calcique que dans les deux autres sols. Parallèlement à ces modèles de laboratoire, la mise en place de lysimetres en plein champ a permis d'étudier, sous conditions naturelles, les différences de comportement de l'atrazine dans les trois sols. La persistance de l'atrazine est alors deux à trois fois supérieure à celle estimée au laboratoire. Par ailleurs, les résultats indiquent une migration plus importante des résidus s-triaziniques dans le sol brun calcaire par rapport aux deux autres sols. Ainsi, les pertes par lessivage sont de 3,3% de la quantité d'atrazine appliquée pour le sol brun calcaire, contre 1,1% pour le pélosol et 0,9% dans le sol brun calcique

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Belkacem, Saïd. "Étude de la restauration des sols acides soumis à de forts apports acides : effet des formes et doses d'amendements sur le fonctionnement d'un sol acide forestier." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10282.

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Abstract:

La restauration des sols forestiers acides et leur dynamique sont abordées par l'étude des effets des formes et quantités d'amendements apportés, en interaction avec la qualité de l'humus. Le caco#3, caco#3+mgo et caso#4 sont apportés en surface avec des doses de 0, 0. 56, 2. 8 et 5. 6 t/ha équivalent cao et les principaux résultats sont: le sol: la valeur du ph du sol est augmentée de 4 unités ph dans les couches de surface (a#1) et d'une unité ph en moyenne en profondeur (b) avec les amendements carbonates. La restauration a été rapide (moins de 7 mois) dans les premiers centimètres du sol avec une migration également de particules de carbonates (>40% du ca) de la litière vers la couche a#1#1 (-3 cm). La saturation n'est pas modifiée dans les couches inferieures du (b) (16 a 21 cm), sauf pour la forme sulfate où elle a augmente de 50% par rapport au témoin. Les mécanismes d'échanges de l'aluminium par le calcium expliquent ces changements sur les surfaces d'échange; la solution du sol: par rapport au témoin, la composition des eaux a été modifiée rapidement (2 mois) par le sulfate avec un enrichissement du flux d'aluminium et de calcium. L'effet des carbonates sur la solution, sous (b) (-21 cm), a été moins rapide (7 mois). Les analyses des eaux montrent une modification de la dynamique de l'azote. Dans le traitement carbonate le mécanisme reste le même et l'anion dominant est le nitrate. Dans le traitement caso#4, l'anion vecteur est le sulfate, 52% de l'azote d'azote est transporté hors du profil sous forme d'ammonium

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Dupré-Camus, Françoise. "Transfert des radioéléments des sols aux végétaux : conditionnement des facteurs de transfert par la nature des sols, les formes chimiques et le mode d'apport." Aix-Marseille 2, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX22025.

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Abstract:

Etude en laboratoire des massifs de sol plantes de luzerne pendant trois saisons vegetatives. Les radioelements provenaient d'effluents de centrale electronucleaire et d'effluents d'usine de retraitement. Ils etaient apportes soit de facon chronique, soit en une seule fois. Nous avons considere deux protocoles experimentaux et etudie cinq types de sols. Il apparait que les protocoles experimentaux influencent considerablement les resultats. L'utilisation de dispositifs reproduisant correctement les principales caracteristiques du milieu naturel est donc capitale. Les formes chimiques des radioelements apportes au niveau du sol ont une action sur la vitesse de penetration pendant quelques jours, et sur les transferts a la vegetation pendant quelques mois, au-dela, "l'effet sol" masque toute originalite. Il est alors necessaire d'adapter en consequence les futurs protocoles experimentaux afin d'augmenter la validite des parametres mesures, et donc la precision des modeles previsionnels d'impact

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Barataud, Fabienne. "Analyse physique des transferts hydriques dans un sol forestier à plusieurs échelles spatiales." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL026N.

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Abstract:

Le document présente les résultats d'une analyse physique des transferts hydriques dans le système sol-arbre à différentes échelles spatiales. Un modèle original, en régime transitoire, de l'interface sol-racine est inséré dans un modèle global à l'échelle de la parcelle forestière ; cette approche permet de répondre à deux problématiques précises : on montre d'une part que l'interface sol-racine peut être une zone résistive prédominante en cas de situation hydrique limitante ; d'autre part, on explique le fonctionnement hydrique du sol forestier considéré (sol à deux horizons pédologiques limono-argileux séparés par un horizon d'accumulation d'argile imperméable aux remontées capillaires mais cependant traversé par les racines) : l'horizon profond, malgré la faible densité racinaire, constitue une réserve hydrique fondamentale lors d'épisodes de stress hydrique. Enfin, ce modèle global permet d'identifier par méthode inversé certains paramètres hydrauliques du sol inconnus. Ces résultats sont complétés par deux études à des échelles inferieures (carottes de taille centimétrique et cuve lysimétrique à l'échelle métrique). Au laboratoire, l'utilisation d'une technique gammamétrique double-source permet d'identifier les mêmes paramètres hydrauliques sur carottes ; lorsque celles-ci sont non remaniées et donc hétérogènes, la technique doit être adaptée de manière à moyenner les observations sur un volume représentatif du phénomène que l'on souhaite observer. Ces expériences montrent de plus l'influence du remaniement ainsi que des zones fissurées et une étude numérique confirme ces constatations. Le lysmètre vient finalement compléter les études aux deux échelles précédentes : l'expérimentation allie alors des dimensions représentatives de l'échelle du terrain avec des conditions expérimentales contrôlées et précises. Une synthèse confronte les différentes approches.

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Dissertations / Theses on the topic 'DEM Soil'

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