Дисертації з теми "Soil compacity"

Lors de l'élaboration de cartographies des sols ou de la description des sols sur le terrain, de très nombreuses variables sont observées, collectées et enregistrées en base de données. Au fil du temps, ces données sur les sols deviennent disponibles en masse mais certaines n'ont jamais été étudiées dans leur globalité, ni valorisées pour caractériser ou cartographier des propriétés, des fonctionnements ou des comportements des sols. Ces données sont essentiellement qualitatives et souvent ordinales. L'hypothèse de notre travail est qu'il est possible de catégoriser ces variables, de les mettre en relation avec des données quantitatives et de les valoriser en cartographie des sols par modélisation statistique (ou digital soil mapping : DSM).Nous évaluons le bénéfice de l'apport de ces données incertaines en prenant deux exemples fondés sur la texture et la compacité. Nous simulons les conséquences d'utilisation de la texture de terrain sur la calibration et les performances d'une fonction de pédotransfert. Nous montrons également le potentiel important de cette donnée en DSM, tant comme donnée d'entrée, que comme donnée de validation de prédictions de fractions granulométriques. Cette masse de données, de sources parfois hétégogènes, permet également de révéler des structures spatiales non capturées par les variables quantitatives disponibles. Nous utilisons un test de terrain d'estimation de la compacité des sols pour mettre en évidence des clusters de comportement physique qui sont ensuite interprétés et cartographiés à l'échelle nationale.Par ces exemples, nous démontrons que l'utilisation en masse de données qualitatives peut apporter de nouvelles connaissances et être valorisée par l'exploration et le DSM. Nous confirmons également le potentiel de données issues de la télédétection, telle que la spectrogammamétrie aéroportée, comme covariable pour le DSM de la granulométrie des horizons de surface des sols. Nous montrons en particulier qu'il est possible d'extraire des bases de données des informations utilisables et spatialisables à partir de données qualitatives incertaines, sans nécessairement recourir à de nouvelles acquisitions plus coûteuses
When carrying soil survey or describing soils in the field, a large number of variables are observed, recorded and stored in databases. Over time, this data on soils becomes available overwhelmingly. However, this data has never been studied in its entirety, nor used to characterize or map soil properties, functioning or behavior. These data are essentially qualitative and often ordinal. The hypothesis of our work is that it is possible to categorize these variables, to relate them to quantitative data and to use them in digital soil mapping (DSM).We evaluate the benefit of the contribution of this uncertain data by taking two examples based on soil texture and compactness. We simulate the consequences of using the hand-feel texture on the calibration and performance of a pedotransfer function. We also show the significant potential of this data in DSM of particle-size fractions, both as input data and as validation data. This mass of data, sometimes from heterogeneous sources, also makes it possible to reveal spatial structures not captured by the available quantitative variables. We use a field test to estimate soil compactness to bring out clusters of physical behavior which are then interpreted and mapped on a national scale.Through these examples, we demonstrate that the mass use of qualitative data can provide new knowledge and be enhanced by exploration and the DSM. We also confirm the potential of data from remote sensing, such as airborne spectrogammametry, as a covariate for the DSM of particle-size of topsoil. In particular, we show that it is possible to extract usable and spatially relevant information from uncertain qualitative data, without necessarily resorting to new, more costly acquisitions

Le développement des écoulements préférentiels dans les milieux poreux constitue un aspect qui doit être maîtrisé pour des études efficaces de caractérisation hydrodynamique de ces matériaux. Dans le but de comprendre ce phénomène dans les sols fins, une étude est réalisée suivant la méthode morphologique sur un sol fin peu plastique, le limon de Jossigny. Pour ce faire, un traceur, le Brillant Bleu, est utilisé. Le matériau pris à différentes teneurs en eau et tailles des mottes est compacté suivant différents modes de compactage (dynamique et semi-statique par couches). L'infiltration, sous différentes pressions hydrauliques, de la solution traçante a permis de noter l'instabilité du front d'humidité dans les éprouvettes de sol reconstituées dynamiquement, tandis que celles issues du compactage semi-statique présentent une répartition et évolution quasi-homogènes des écoulements dans le sol. Le développement des écoulements préférentiels aux faibles et moyennes teneurs en eau dans les éprouvettes reconstituées dynamiquement n'est pas fonction de l'état physique du sol et de la pression hydraulique appliquée, et est exclusivement lié à l'hétérogénéité structurale de tels milieux après compactage. Les données issues du traitement d'images sur ces éprouvettes sont par la suite utilisées pour une tentative de visualisation tridimensionnelle des chemins d'écoulement préférentiel dans ce type d'éprouvettes. La simulation est réalisée grâce au logiciel de modélisation gOcad. Les éprouvettes homogènes issues du compactage semi-statique sont reconstituées suivant une procédure particulière mise au point au cours du présent travail. Cette procédure est issue de la confrontation des résultats issus de l'étude des écoulements préférentiels avec ceux, d'une part, de répartition et d'évolution de la densité dans des éprouvettes dynamiquement reconstituées, et d'autre part, d'évolution de l'indice des vides lors du compactage semi-statique d'une couche épaisse de sol fin. Ces éprouvettes sont par la suite utilisées pour l'étude de l'infiltration dans un sol fin non saturé soumis à l'action d'une légère pression de confinement. Dans le cas du matériau utilisé, et pour les conditions d'essai et la procédure expérimentale considérées, une telle étude s'avère très difficile du fait des effets de paroi (écoulements sol-membrane) et des éventuels changements de la structure du sol dans sa zone humidifiée, sous l'action du confinement agissant simultanément au processus d'infiltration (couplage hydro-mécanique)
The development of preferential flow paths in the porous medias constitutes an aspect which must be controlled for effective caracterizations of these materials. Ln order to understand this phenomenon in the fine soils, a study is realised according to the morphological method on a plastic fine soil, the silt of Jossigny. The Blue Brilliance is used to dye the preferential flow paths. The material at various water contents and sizes of the clods is compacted according to various methods of compaction (dynamic and semi-static) by layers. Infiltration of dye under various hydraulic pressures indicates the development of preferential flow paths in the dynamic compacted samples, while those resulting from the semi-static compaction present a quasi-homogeneous distribution and evolution of flow in the soil. The development of the preferential flow paths to low and average water contents in the dynamically compacted samples is not a function of the initial state of the soil and the applied hydraulic pressure. It depends exclusively to structural heterogeneity of such a medium after compaction. The data resulting from the image processing on these samples are used for an attempt at three-dimensional visualization of preferential flow paths. Simulation is realised with gOcad software modelisation. Homogeneous samples resulting trom semi-static compaction are prepared according to a particular proceeding developed during the present work. This proceeding results trom the study of preferential flows and the study of distribution and evolution of density in dynamically compacted samples, and the study of evolution of the void ratio in semi-static compaction of a fine soil. These homogeneous samples are used to study infiltration in a partir fine soil with a slight confining pressure. Ln the case of material used in this study, and for the conditions of test and experimental procedure considered, because of the soil-membrane effects and changes of the structure of the soil under the action of confining during infiltration process (hydro-mechanics coupling) some difficulties have been noted

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

Selon l’esprit de la “loi de Moore” utilisant des techniques innovantes telles que l’intégration 3D et de nouvelles architectures d’appareils, le marché a également évolué pour commencer à imposer des exigences spécifiques aux composants, comme des appareils à faible consommation et à faible fuite, requis par l’Internet des objets (IoT) applications et périphériques hautes performances demandés par les applications 5-G et les centres de données. Ainsi, le secteur des semi-conducteurs s’est peu à peu laissé guider par les avancées technologiques, mais aussi par les applications.La réduction de la tension d’alimentation est encore plus importante pour les applications à faible puissance, comme dans l’IoT, cela est limité par la variabilité du périphérique. L’abaissement de la tension d’alimentation implique une marge réduite pour que les concepteurs gèrent la variabilité du dispositif. Cela nécessite un accès à des outils améliorés permettant aux concepteurs de prévoir la variabilité des périphériques et d’évaluer son effet sur les performances des leur conception, ainsi que des innovations technologiques permettant de réduire la variabilité des périphériques.Cette thèse se concentre dans la première partie et examine comment la variabilité du dispositif peut être modélisée avec précision et comment sa prévision peut être incluse dans les modèles compacts utilisés par les concepteurs dans leurs simulations SPICE. La thèse analyse d’abord la variabilité du dispositif dans les transistors FD-SOI avancés à l’aide de mesures directes. À l’échelle spatiale, en fonction de la distance entre les deux dispositifs considérés, la variabilité peut être classée en unités de fabrication intra-matrice, inter-matrice, inter-tranche, inter-lot ou même entre différentes usines de fabrication. Par souci de simplicité, toute la variabilité d’une même matrice peut être regroupée en tant que variabilité locale, tandis que d’autres en tant que variabilité globale. Enfin, entre deux dispositifs arbitraires, il y aura des contributions de la variabilité locale et globale, auquel cas il est plus facile de l’appeler la variabilité totale. Des stratégies de mesure dédiées sont développées à l’aide de structures de test spécialisées pour évaluer directement la variabilité à différentes échelles spatiales à l’aide de caractérisations C-V et I-V. L’effet de la variabilité est d’abord analysé sur des facteurs de qualité (FOM) sélectionnés et des paramètres de procédés extraits des courbes C-V et I-V, pour lesquels des méthodologies d’extraction de paramètres sont développées ou des méthodes existantes améliorées. Cette analyse aide à identifier la distribution des paramétres et les corrélations possibles présentes entre les paramètres.Ensuite, nous analysons la variabilité dépendante de la polarisation dans les courbes I-V et C-V. Pour cela, une métrique universelle, qui fonctionne quelle que soit l’échelle spatiale de la variabilité, est definée sur la base de l’analyse des appariement précédemment rapportée pour la variabilité locale. Cette thèse étend également cette approche à la variabilité globale et totale. L’analyse de l’ensemble des courbes permet de ne pas manquer certaines informations critiques dans une plage de polarisation particulière, qui n’apparaissaient pas dans les FOM sélectionnés.Une approche de modélisation satistique est utilisée pour modéliser la variabilité observée et identifier les sources de variations, en termes de sensibilité à chaque source de variabilité, en utilisant un modèle physique compact comme Leti-UTSOI. Le modèle compact est d’abord étalonné sur les courbes C-V et I-V dans différentes conditions de polarisation et géométries. L’analyse des FOM et de leurs corrélations a permis d’identifier les dépendances manquantes dans le modèle compact. Celles-ci ont également été incluses en apportant de petites modifications au modèle compact
The ``Moore's Law'' has defined the advancement of the semi-conductor industry for almost half a century. The device dimensions have reduced with each new technology node, and the design community and the market for the semiconductor have always followed this advancement of the industry and created applications which took better advantage of these new devices. But during the past decade, with the device dimensions approaching the fundamental limits imposed by the materials, the pace of this scaling down of device dimensions has decreased. While the technology struggled to keep alive the spirit of ``Moore's Law'' using innovative techniques like 3-D integration and new device architectures, the market also evolved to start making specific demands on the devices, like low power, low leakage devices demanded by Internet of Things (IoT) applications and high performance devices demanded by 5-G and data centre applications. So the semiconductor industry has slowly moved away from being driven by technology advancement, and rather it is now being driven by applications.Increasing power dissipation is an unavoidable outcome of the scaling process, while also targeting higher frequency applications. Historically, this issue has been handled by replacing the basic transistors (BJTs by MOSFETs), freezing the operation frequency in the system, lowering supply voltage, etc. The reduction of supply voltage is even more important for low power applications like in IoT, but this is limited by the device variability. Lowering the supply voltage implies reduced margin for the designers to handle the device variability. This calls for access to improved tools for the designers to predict the variability in the devices and evaluate its effect on the performance of their design and innovations in technology to reduce the variability in the devices. This thesis concentrates in the first part, and evaluates how the device variability can be accurately modelled and how its prediction can be included in the compact models used by the designers in their SPICE simulations.At first the thesis analyses the device variability in advanced FD-SOI transistors using direct measurements. In the spatial scale, depending on the distance between the two devices being considered, the variability can be classified into intra-die, inter-die, inter-wafer, inter-lot or even between different fabs. For the sake of simplicity all the variability within a single die can be grouped together as local variability, while others as global variability. Finally between two arbitrary device, there will be contributions from both local and global variability, in which case it is easier to term it as the total variability. Dedicated measurement strategies are developed using specialized test structures to directly evaluate the variability in different spatial scales using C-V and I-V characterisations. The effect of variability is first analysed on selected figure of merits (FOMs) and process parameters extracted from the C-V and I-V curves, for which parameter extraction methodologies are developed or existing methods are improved. This analysis helps identify the distribution of the parameters and the possible correlations present between the parameters.A very detailed analysis of the device variability in advanced FD-SOI transistors is undertaken in this thesis and a novel and unique characterisation and modelling methodology for the different types of variability is presented in great detail. The dominant sources of variability in the device behaviour, in terms of C-V and I-V and also in terms of parasitics (like gate leakage current) are identified and quantified. This work paves the way to a greater understanding of the device variability in FD-SOI transistors and can be easily adopted to improve the predictability of the commercial SPICE compact models for device variability

Photonic Integrated Circuits (PICs) based on silicon photonics have received great interest due to the low loss caused by the high-refractive-index contrast and the complementary metal-oxide semiconductor compatibility. The need for high-density, high-yield, low-cost, low-power consumption, and large-scale on-chip photonic integration requires the technologies to further minimize the size while exhibiting high performance. Moreover, the fast development and expansion of silicon photonics devices for different applications and functionalities require effective design approaches to optimize the device performance while reducing the design complexity. In this thesis, several fundamental components for PICs are presented as the building blocks for advanced photonic circuits. To test the effectiveness of the design, Mach–Zehnder interferometers are simulated and fabricated on a Silicon-on-Insulator (SOI) platform, which shows a good agreement between the experimental and simulation results. Moreover, compact vertical grating couplers with broad optical bandwidth are studied. Experimental results show the compact size and the light coupling capabilities. Multimode Interference (MMI) splitter acts as one critical component in PICs. However, the minimum requirement of mid-to-mid channel spacing to avoid crosstalk limits the MMI size to be further reduced and thus limits the component density in the photonic integration. To solve this problem, a compact SOI MMI power splitter based on optical strip barriers is presented to achieve high crosstalk reduction. Three different MMI power splitters are designed and simulated with an ultra-small device footprint, high uniformity, while maintaining a low insertion loss of 0.4dB. Inverse design methods with different optimization algorithms are utilized to design compact and high-performance PIC components. Firstly, a sequential least-squares programming algorithm is introduced to inverse design a waveguide crossing. This gradient-based algorithm is suitable for simple structures with fewer parameters, or a good starting point can be obtained from experience or physical theories. Secondly, a novel dynamic iterative batch optimization method is presented in the thesis to design a high-performance segmented mode expander. In the simulation, the optimized structure achieves a coupling efficiency of 81% for TE polarization at the wavelength of 1550nm. It also shows a simulated transmission loss of lower than -1.137dB within 60nm bandwidth. This approach paves the way for the rapid design of PIC components with a compact footprint. Additionally, a Direct Binary Search (DBS) algorithm is introduced for designing pixel-like structures with binary-value-represented topology patterns, where a 3dB beam splitter is used in the design. DBS algorithm can be utilized to generate a high-quality dataset used for deep learning acceleration methods. To solve the time-efficiency and non-scalable issues of conventional inverse design methods, a neural network-based inverse design approach is presented and applied on the design of a wavelength demultiplexer structure. The method solves the data domain shift problem that existed in the conventional tandem network architecture and improves the prediction accuracy with a 99% validation accuracy. It also shows high stability and robustness to the quantity and quality of training data. The demonstrated wavelength demultiplexer has an ultra-compact footprint of 2.6×2.6μm2, a high transmission efficiency with a transmission loss of -2dB, and a low crosstalk around -7dB simultaneously.

En esta tesis se han desarrollado modelos compactos de corriente de fuga por túnel de puerta en SOI MOSFET (de simple y doble puerta) avanzados basados en una aproximación WKB de la probabilidad de túnel. Se han estudiado los materiales dieléctricos high-k más prometedores para los diferentes requisitos de nodos tecnológicos de acuerdo ala hoja de ruta ITRS de miniaturización de dispositivos electrónicos. Hemos presentado un modelo compacto de particionamiento de la corriente de fuga de puerta para un MOSFET nanométrico de doble puerta (DG MOSFET), utilizando modelos analíticos de la corriente de fuga por el túnel directo de puerta. Se desarrollaron también Los modelos analíticos dependientes de la temperatura de la corriente de túnel en la región de inversión y de la corriente túnel asistido por trampas en régimen subumbral. Finalmente, se desarrolló una técnica de extracción automática de parámetros de nuestro modelo compacto en DG MOSFET incluyendo efectos de canal corto. La corriente de la puerta por túnel directo y asistido por trampas modelada mediante los parámetros extraídos se verificó exitosamente mediante comparación con medidas experimentales.

Cette thèse concerne la caractérisation expérimentale d’un sable limoneux provenant du barrage de Livet – Gavet (38) dans le cadre du projet ANR TerreDurable avec plusieurs objectifs : 1- Caractériser au travers d’essais de laboratoire le comportement hydromécanique d’un sable fin limoneux (sol A1 dans la classification GTR) en fonction de son état de saturation. Lors de cette étude, un accent particulier est porté sur la caractérisation de ce comportement dans le domaine proche de la saturation. 2- Interpréter le comportement hydrique du matériau sur chemin de drainage – imbibition en relation avec l’analyse de sa microstructure. 3- Fournir d’un point de vue général une base de données et d’analyses exhaustive permettant le développement et la calibration de modèles de comportement des sols fins proches de la saturation, en particulier en considérant des chemins de chargement hydromécanique complexes. Pour l’ensemble de cette étude, le matériau est considéré sous deux états : soit à l’état de pâte (matériau normalement consolidé) préparée à une teneur en eau proche de la limite de liquidité, soit sous forme compactée (matériau sur-consolidé) à différentes énergies de compactage et différentes teneurs en eau initiales
This thesis concerns the experimental characterization of a silty sand from the Livet - Gavet dam (38) as part of the ANR TerreDurable project, for following objectives: 1- Through laboratory tests, characterize the hydro-mechanical behaviour of a fine silty sand (Type A1 in the GTR classification) according to its saturation state. In this study, particular emphasis is placed on the characterization of this behaviour in the near-saturated domain. 2- Interpret the water behaviour of material on the drainage - imbibition cycles, in relation to the analysis of its microstructure. 3- From a general point of view, provide a comprehensive database and analysis allowing the development and calibration of models of near-saturated fine soil's behaviour, in particular, by considering complex hydro-mechanical loading paths. For all tests in this study, the material is considered in two states: either in the state of paste (normally consolidated material) prepared at water content close to the limit of liquidity, or in compacted state (over consolidated material) at different compaction energies and different initial water contents

Nous proposons un modèle compact du transistor MOS double-grille silicium sur isolant (SOI) en mode de fonctionnement symétrique. Le modèle est basé sur le formalisme EKV et offre les caractéristiques suivantes : une expression analytique simple décrivant le comportement statique et dynamique du dispositif, des relations « directes » entre charges–tensions et tensions–courant, une méthode de calcul numérique robuste et rapide, une implémentation aisée du modèle dans un langage de haut niveau tel que VHDL-AMS permettant ainsi une simulation rapide et précise des caractéristiques électriques.
Le modèle prend en compte non seulement les effets de petites géométries tels que l'abaissement de la barrière de potentiel induit par le drain, le partage de charge, la dégradation de la pente sous le seuil ainsi que la réduction de la mobilité des porteurs, mais également les effets dynamiques extrinsèques.
Il a été validé pour des dispositifs de longueur de canal de 60nm. Sa validation a été effectuée par comparaison de ses résultats avec ceux obtenus sur le simulateur de composants Atlas/SILVACO.

Nous proposons un modèle compact du transistor MOS double-grille silicium sur isolant (SOI) en mode de fonctionnement symétrique. Le modèle est basé sur le formalisme EKV et offre les caractéristiques suivantes : une expression analytique simple décrivant le comportement statique et dynamique du dispositif, des relations "directes" entre charges-tensions et tensions-courant, une méthode de calcul numérique robuste et rapide, une implémentation aisée du modèle dans un langage de haut niveau tel que VHDL-AMS permettant ainsi une simulation rapide et précise des caractéristiques électriques. Le modèle prend en compte non seulement les effets de petites géométries tels que l'abaissement de la barrière de potentiel induit par le drain; le partage de charge, la dégradation de la pente sous le seuil ainsi que la réduction de la mobilité des porteurs, mais également les effets dynamiques extrinsèques. Il a été validé pour des dispositifs de longueur de canal de 60nm. Savalidation a été effectuée par comparaison de ses résultats avec ceux obtenus sur le simulateur de composants Atlas/SILVACO.

This thesis studied the viability of recycling filter substrates as soil amendments after being used in on-site systems for phosphorus (P) removal from wastewater. Focus was put on the materials Filtra P and Polonite, which are commercial products used in compact filters in Sweden. A prerequisite for this choice was to review filter materials and P sorption capacity. The filter substrates (Filtra P, Polonite and wollastonite tailings) were recycled from laboratory infiltration columns as soil amendments to a neutral agricultural soil and to an acid meadow soil to study their impacts on soil properties and yield of barley and ryegrass. The amendments tended to improve the yield and showed a liming effect, significantly increasing soil pH and the availability of P. In another experiment, samples of Filtra P and Polonite were equilibrated in batch experiments with the two soils in order to study the P dynamics in the soil-substrate system.  Batch equilibrations confirmed the liming potential of Filtra P and Polonite and showed that improved P availability in soils was strongly dependent on substrate P concentration, phase of sorbed P, and soil type. Finally, samples of Polonite used for household wastewater treatment were recycled as soil amendments to a mountain meadow and to an agricultural field for wheat cropping. The liming effect of Polonite was confirmed under field conditions and the results were similar to those of lime for the mountain meadow soil. However, the results were quite different for the agricultural field, where Polonite did not affect soil pH or any other chemical and physical soil properties investigated and had no impact on wheat yield and quality. The results from field experiments suggested that Polonite can be safely recycled to meadows and cropping fields at rates of 5-10 ton ha-1 but long-term studies are needed to forecast the effects of accumulation.
QC 20100708

Le contrôle des chaussées neuves en génie civil est primordial pour assurer sa bonne miseen oeuvre et lui conférer une durée de vie optimale. Dans cet objectif, divers paramètresphysiques nécessitent d'être scrupuleusement calibrés et contrôlés afin d'éviter une dégradation précoce de la chaussée et des problèmes de sécurité pour les conducteurs qui l'empruntent. De plus, les coûts associés à la mise en place et à la maintenance des chaussées sont considérables. Parmi les propriétés qui requièrent une attention particulière, la compacité, qui est indicative de la quantité d'air en volume dans la chaussée, est celle qui nous intéresse dans cette étude. Actuellement, seulement deux méthodes en laboratoire (en Europe) sont considérées comme des méthodes normalisées pour déterminer la compacité. Néanmoins, ces techniques sont destructives et/ou nucléaires ce qui est un frein majeur à leur utilisation. Durant ces deux dernières décennies, de nouvelles techniques électromagnétiques (non nucléaires et non destructives) ont émergé et ont prouvé leur forte utilité dans le domaine de la géophysique et du génie civil et plus particulièrement pour la détermination de la compacité. Cependant, ces nouvelles techniques nécessitent de prendre un certain nombre de précautions pour déterminer la compacité. Tout d'abord, elles permettent de mesurer la permittivité diélectrique du matériau en question. Ainsi pour déterminer la compacité, il est nécessaire d'utiliser des lois de mélange électromagnétiques. L'utilisation de ces modèles requiert une connaissance précise des constituants qui composent la chaussée ainsi que de leurs propriétés (masse volumique et permittivité diélectrique). La première partie de ce travail démontre la pertinence d'utiliser un radar à sauts de fréquences pour déterminer la compacité. L'étude de plusieurs lois de mélange électromagnétiques a été réalisée et les modèles présentant les meilleurs résultats ont été sélectionnés. Cependant, ces techniques font face de nos jours à un problème majeur. En effet, l'utilisation de matériaux recyclés est de plus en plus fréquente pour la construction de nouvelles chaussées ce qui rend la détermination de la compacité encore plus difficile par des méthodes électromagnétiques. Par conséquent, plusieurs méthodologies ont été développées, et sont proposées pour déterminer la compacité d'une nouvelle autoroute qui comporte des matériaux recyclés. La seconde partie de ces travaux de recherche porte sur la caractérisation diélectrique de plusieurs roches qui sont les éléments principaux d'une chaussée. Cette caractérisation est validée de basses à hautes fréquences mais aussi en fonction de la température. Les résultats montrent que à haute fréquence, la permittivité est principalement dépendante de la densité et de la composition chimique de la roche. En revanche, lorsque la fréquence d'investigation diminue et que la température varie, d'autres phénomènes apparaissent et changent dramatiquement le comportement diélectrique de la roche. Il a également été montré que l'eau joue un rôle majeur dans le comportement diélectrique à basse fréquence de la roche. Ces phénomènes se répercutent à "haute fréquence" par de très faibles variations qui pourraient expliquer les déviations obtenues par les méthodes électromagnétiques capacitives qui fonctionnent dans la région du MHz et qui sont également utilisées pour le contrôle de la compacité des chaussées neuves
The control of new paved road is primordial to ensure its quality as well as its lifetime. Thus, several physical properties need to be well calibrated and controlled in order to avoid early degradations and safety issues for the drivers. Furthermore, the coast associated to the road building and the road maintenance is significant which makes the implementation of asphalt pavement according to the standard even more important. Among the properties that need attentions, the compactness which is indicative of the air void concentration in the asphalt pavement is the one we are interested in. Currently, only two methods in laboratory (in Europe) are considered as standards to assess the compactness. Nevertheless, these techniques are either nuclear or destructive which is a major hindrance. In the past two decades, new electromagnetic (EM) techniques have emerged and proved their great utility for geophysics or civil engineering applications and more importantly for the compactness assessment. However, these non-destructive and non-nuclear methods require many special precautions for the compactness assessment. First of all, they allow to measure the dielectric permittivity of the investigated material. Then to figure out the compactness, the use of EM mixing models is required. This leads to the accurate knowledge of every components constituting the asphalt pavement and their related properties (density and permittivity). The first main part of this work spotlights the relevance of using a step frequency radar for the compactness assessment. The study of several EM mixing models is performed to select the most appropriate ones. Nowadays, one of the challenges to address for these techniques is that the use of recycled materials is more and more commonly implemented for new roads building. Indeed, as the knowledge of the component properties is required, this makes the compactness assessment even more difficult. As a consequence, several methods have been developed and are proposed to assess the compactness of a new paved highway containing recycled asphalt pavement. The second main part of this research is the dielectric characterization of many rocks which are the main component of the asphalt pavement. This characterization is validated from low to high frequencies and also as a function of the temperature. The results show at high frequency that the permittivity is mainly dependent on the density and the chemical composition of the rock. However, as the frequency decreases and the temperature varies, this is not longer true and additional phenomena appear and drastically change the dielectric behavior of the rock. Also, it has been shown that the water plays a major role on the dielectric behavior at low frequency. This phenomena are reflected partially by small variations at "high frequency" that could explained the deviations obtained for capacitive techniques which work in the MHz region and which are used also for the compactness assessment

Le travail de thèse porte sur une étude expérimentale du comportement d'un sol compacté partiellement saturé. Il s'intéresse également sur l'effet des cycles séchage - humidification sur ce comportement. L'étude a été réalisée à l'aide des œdomètres et des cellules triaxiales qui permettent de contrôler la succion. Ce travail comporte quatre parties. La première concerne une étude bibliographique des travaux réalisés sur les sols compactés et le comportement du sol non saturé. On présente aussi les travaux réalisés sur les sols non saturés, l'effet de la succion sur la compressibilité et la courbe de résistance et l'effet des cycles de séchage -humidification sur le potentiel de gonflement. Cette partie s'achève par une revue des différents modèles développés pour le sol non saturé. La seconde est consacrée à la déscription du sol étudié. Aprés la présentation des caractéristiques mécaniques et intrinsèques de ce matériau, on présente la méthode de préparation et une analyse de l'homogénéité des échantillons étudiés. La troisième partie présente les résultats d'une étude réalisée à l'œdomètre à succion contrôlée. L'effet des cycles de séchage - humidification sur la courbe de compressibilité est étudié. Les paramètres de BBM modèle sont estimés et utilisés pour tester le modèle sur des essais avec ou sans cycle. Enfin, dans cette dernière partie, une étude à l'appareil triaxial est présentée. Cette partie traite deux aspects, le premier sur l'effet de la succion sur la courbe de résistance et le deuxième étudie l'effet des cycles de séchage - humidification sur le comportement du sol à l'état saturé au cours du cisaillement.

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Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior
This work presents results of field and laboratory tests using a Dynamic Cone Penetrometer, DCP. The tests were performed in order to evaluate the use of the equipment in sand for the control of bearing capacity of shallow foundations and fill compaction. For shallow foundations, the laboratory tests were conducted on sand placed in a metallic mould by the method of sand pluviation. Although the results show the inability to reproduce field conditions in the laboratory it was possible to verify the ability of the DCP to identify less resistant soil layers. The DCP tests for the analysis of compaction control were performed in a strong box with inside dimensions of 1,40 m x 1,40 m and 0,70 m in height. The soil layers were compacted with different densities though the use of a vibrating plate in order to obtain correlations between penetration index, DPI, and soil relative density. Other tests were also conducted to assess the influence of soil moisture on tests results. Among other findings, the results showed the great potential for the use of DCP to control the compaction of sand fills
Este trabalho apresenta resultados de ensaios com um penetr?metro din?mico de cone, DCP, realizados em campo e em laborat?rio. Os ensaios foram realizados com o objetivo de avaliar o uso do equipamento em areias para o controle da capacidade de carga em funda??es diretas e da compacta??o de aterros. No caso da an?lise de funda??es diretas, os ensaios em laborat?rio foram realizados com o solo preparado em um cilindro met?lico atrav?s do m?todo da chuva de areia. Na execu??o de funda??es diretas apesar dos resultados mostrarem a impossibilidade de reproduzir em laborat?rio as condi??es de campo verificou-se a possibilidade do uso do DCP para a detec??o de camadas de solo menos resistentes. Os ensaios penetrom?tricos para controle de compacta??o foram conduzidos numa caixa de ensaios com 1,40 x 1,40 m de base e 0,70 m de altura. A areia foi preparada na caixa com diferentes compacidades utilizando-se uma placa vibrat?ria para a obten??o de correla??es entre o valor do ?ndice de penetra??o din?mica do penetr?metro, DPI, e a densidade relativa do solo. Alguns ensaios tamb?m foram realizados com o intuito de avaliar a influ?ncia do teor de umidade no valor do DPI. Entre outras conclus?es, os resultados mostraram o grande potencial de uso do DCP no controle da compacta??o de aterros com areia

Le stockage de chaleur dans des géostructures énergétiques telles que des remblais est réalisable en installant des échangeurs horizontaux au sein des différentes couches de sol compacté. Dans ce système, l'énergie thermique qui est injectée en été via un fluide caloporteur circulant dans les échangeurs de chaleur, peut être extraite en période hivernale. Dans ces conditions, lors de la mise en service, le sol compacté est soumis à des variations de température quotidiennes et saisonnières. Ces variations pourraient modifier les performances thermo-hydro-mécaniques du sol compacté. Ainsi, le but de cette étude est d'étudier les performances thermiques et mécaniques d'un sol compacté lorsqu'il est soumis à des variations de température monotones et cycliques. Le sol étudié est un limon fréquemment utilisé dans les constructions de remblais en France. Le comportement thermique et mécanique du sol est étudié à un état de compactage correspondant aux propriétés thermiques optimales. Dans cet état, le sol compacté est non saturé ce qui complexifie l'estimation de ses propriétés thermiques. Pour pallier à ces difficultés, dans cette étude, un modèle inverse est proposé pour estimer les propriétés thermiques du sol compacté. L’efficacité du modèle est testée sur un jeu de données acquises dans la gamme de 20 à 50 °C dans un modèle réduit en laboratoire. Les valeurs obtenues sont ensuite comparées à des mesures classiques en laboratoire (méthodes en régime transitoire et en régime permanent). Cette méthode pourrait permettre de suivre l’évolution des propriétés thermiques du stockage et ainsi assurer son efficacité tout au long de sa durée de vie. La question de la stabilité à long terme de ces structures soumises à des variations thermiques monotones (5, 20 et 50 °C) et cycliques (5 à 50 °C) est ensuite abordée à l'aide d'essais oedomètriques et d’essais de cisaillement direct à température contrôlée. Les résultats des essais de compressibilité ont montré que l'effet de la variation de température est plus prononcé sous une contrainte verticale supérieure à la pression de préconsolidation. Les indices de compression et de gonflement peuvent être considérés comme indépendants des variations de température. Donc le tassement global du remblai dû aux variations thermiques pourrait être considéré comme négligeable. Les résultats des essais de cisaillement direct ont montré que les variations de température (monotones ou cycliques) augmentent la cohésion ce qui est avantageux pour la capacité portante et la stabilité des pentes des remblais. Dans la phase de conception d'un remblai de stockage, ces résultats seraient utiles au dimensionnement du système si des trajectoires thermomécaniques similaires à celles de cette étude sont respectées. Dans une dernière partie, une simulation numérique prenant en compte l'interaction sol-atmosphère est réalisée afin d’évaluer la performance thermique de ce sol compacté en conditions naturelles. Différentes profondeurs d'installation de boucles d'échangeurs de chaleur sont testéss ainsi que différents scénarios de stockage. Les résultats ont montré que le sol compacté augmente de 8.5% les performances du système par rapport à l'installation d'une boucle horizontale dans le sol naturel (non compacté). Les résultats de deux scénarios différents ont montré qu’en été avec un fluide ayant une température d'entrée de 50 °C augmente significativement la performance du système. De plus, une installation plus profonde des boucles horizontales améliore également la performance du système. Il convient de noter que le remblai est en interaction avec l'atmosphère depuis ses surfaces supérieure et latérale, l'efficacité thermique de la structure pourrait être affectée en raison des pertes de chaleur. Par conséquent, il est préférable de placer les échangeurs de chaleur loin des surfaces supérieures et latérales
Nowadays, thermal energy storage in geostructures like embankments can be possible by installing the horizontal heat exchangers in different layers of compacted soil. In this system, the thermal energy is stored in summer via a fluid, circulating in the heat exchangers, to be extracted in the demand period. When the serviceability of embankment as a medium to store the thermal energy starts, the compacted soil will be subjected to the daily and seasonally temperature variations. These seasonal temperature variations could modify the thermo-hydro-mechanical performance of the compacted soil. Thus, the aim of this study is to investigate the thermal and mechanical performances of a compacted soil when it is subjected to monotonic and cyclic temperature variations. The studied soil is a sandy lean clay that is frequently used in embankment constructions in France. The thermal and mechanical behavior of the soil are investigated at a compaction state corresponding to the optimal thermal properties. However, this compacted soil is unsaturated and the estimation of its thermal properties is complex. In this study, an inverse analytical model is proposed to estimate the thermal properties of the soil using temperature monitoring in the range of 20 to 50 °C in a soil compacted in a large container. The estimated thermal parameters were compared to classical laboratory measurements (transient and steady-state methods). The comparison showed that the estimated values were close to the results obtained in transient laboratory method. Using this method, the thermal efficiency of the compacted soil can be verified in the lifetime of the storage system. To ensure the structure stability, long-term mechanical response of these systems subjected to monotonic and cyclic temperature variations should be investigated. To achieve this aim, using temperature-controlled oedometric and direct shear devices, consolidation and shear parameters of the studied soil at different monotonic (5, 20, and 50 °C) and cyclic (5 to 50 °C) temperatures were investigated. The results of temperature-controlled oedometric tests showed that the effect of the temperature variation is more pronounced under vertical pressures higher than the preconsolidation pressure. The compression and swelling indexes could be considered independent of temperature variations. Therefore, the overall settlement of the embankment due to thermal variation near the heat exchangers could be considered negligible. The results of temperature-controlled direct shear tests showed that the temperature variations (monotonic heating or cooling, or temperature cycles) increased the cohesion which is beneficial for the bearing capacity and slope stability of embankments. These results can be directly used in the design of embankments to store thermal energy exposed to similar thermo-mechanical paths. Finally, the thermal performance of the compacted soil is verified using a numerical simulation considering the soil atmosphere interaction. Different depths installation of heat exchanger loops and different heat storage scenarios were simulated. The results showed that the compacted soil increases 8.5% the systems performance compared to the horizontal loop installation in the local soil. The results of two different scenarios show that an inlet fluid temperature of 50 °C in summer increases highly the system performance (13.7% to 41.4%) while the improvement is less significant (0% to 4.8%) for the ambient inlet temperature. Moreover, a deeper installation of horizontal loops increases the system performance. From the numerical simulation results can be concealed that the embankment is in interaction with the atmosphere from its upper and lateral surfaces, the thermal efficiency of the structure could be affected due to heat losses. Therefore, it is preferable to place the heat exchangers away from the top and side surfaces

Avec la diminution constante des dimensions des dispositifs électroniques, les structures MOS font face à de nombreux effets physiques liés à la miniaturisation. Dans le but de maintenir le rythme d'intégration indiqué par la loi de Moore, des nouvelles technologies, dont la structure résiste plus à ces effets physiques, remplacerons le transistor MOSFET bulk. Les modèles physiques permettant de prédire le comportement des transistors MOS atteignent rapidement leurs limites quand ils sont appliqués à ces structures émergentes. Ce travail de thèse est consacré au développement des modèles numériques et analytiques dédiés à la caractérisation des nouvelles architectures SOI et à substrat massif. Nous nous focalisons sur la modélisation du courant de drain basée sur le potentiel de surface, ainsi qu'à la modélisation du comportement en bruit basse fréquence de ces nouveaux dispositifs. Nous proposons un modèle explicite décrivant les potentiels de surface avant et arrière d'une structure SOI. Nous développons ensuite un modèle de bruit numérique et analytique permettant de caractériser les différents oxydes d'une structure FD SOI. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à l'étude d'une nouvelle architecture du transistor MOS sur substrat massif. Une caractérisation de la conduction électrique de ce dispositif et de son comportement en bruit basse fréquence sont présentés
With the continuous reduction of the size of MOS devices, various associated short channel effects become significant and limit this scaling. To restrain this limit, multi-gate MOSFET devices seem to be more interesting, thanks to their better control of the gate on the channel. These new devices seem to be good candidates to replace the classical MOS architecture. The existing physical models used to predict the behaviour of MOSFET bulk devices are limited when they are applied to these emerging structures. This thesis is devoted to the development of numerical and analytical models dedicated to the characterization of new SOI architectures and bulk devices. We focus on the modeling of the drain current based on the surface potential as well was the modeling of the low frequency noise behaviour of these devices. We propose an explicit model describing the front and back surface potential of a FD SOI structure. We then develop numerical and analytical low frequency noise models allowing the characterization of the different oxides of a FD SOI structure. The last part of this thesis is devoted to the study of a new architecture of bulk MOS transistors. A characterization of the electrical conduction of this device and its low frequency noise behavior are presented

Les sols gonflants compactés sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment en géotechnique et en géotechnique de l'environnement. Ces matériaux subissent d'importantes variations de volume en fonction de leur état hydrique, i.e. de leur succion. L'objectif principal du travail présenté ici est d'étudier l'influence de ce paramètre sur le comportement mécanique d'un matériau gonflant compacté dans la gamme des succions comprises entre 0 et 300 MPa.
Pour atteindre cet objectif, deux types d'œdomètre à succion contrôlée, soit par la méthode osmotique, soit par la technique des solutions salines saturées, ont été utilisés, les œdomètres à solutions salines ayant entièrement été développés pour ce travail.
Le support de l'étude est un matériau gonflant compacté. Les essais réalisés montrent en premier lieu que la pression de préconsolidation apparente atteint une valeur constante à partir de 38,5 MPa, dans le domaine des fortes succions. Par contre, la pente de compression plastique varie de manière non monotone en fonction de la succion appliquée. La variation de ces deux paramètres apparaît fortement liée à la structure initiale des éprouvettes. Par la suite, l'influence des sollicitations hydriques complexes a été étudiée, ce qui a permis de montrer que les résultats d'un essai sur un sol gonflant dépendent du chemin de contrainte hydrique même lorsqu'une humidification est réalisée en cours d'essai. L'interprétation de ces résultats dans le cadre des modèles de Barcelone a ensuite été proposée afin d'évaluer les possibilités de chacun des deux modèles existants. Le modèle de Barcelone pour sols gonflants nécessite, en outre, la réalisation d'essais comportant des cycles hydriques et au moins un essai à volume constant et à succion contrôlée.
En conclusion, ce travail a permis la mise en œuvre, le développement et la validation de deux dispositifs expérimentaux à succion contrôlée. Ceci a rendu possible la caractérisation du comportement hydromécanique d'un sol gonflant compacté en fonction de différentes sollicitations hydriques.

Définition de la succion au niveau thermodynamique; description des procédures de préparation des échantillons, des essais et de l'appareillage nécessaire; étude microstructurale (porosimétrie, perméabilité); comportement mécanique (succion, effondrement, cisaillement); détermination des surfaces de charge et de l'écoulement plastique; réflexion sur la modélisation.

The Coastal Tableland ecosystem is of great importance for the Brazilian Northeast region being mainly cultivated with the sugar cane crop. This ecosystem has soils with cohesive layer of geogenic origin presenting a dense layer that can became denser by an intensive use of agricultural machines and implements under insufficient soil moisture. The development and deepening of roots are restricted by this dense layer that reduce the water infiltration and availability in the soil profile, that associated to dry season periods has as a result the decrease of crops productivity and longevity. Therefore, the present work aimed to study the mechanical and hydraulic behavior of a Yellow Ultisol of the Alagoas coastal tablelands cultivated with sugar cane. Soil volumes were taken between 0,0 0,20m; 0.20 0.40m and 0.40 60m, representing respectively the Ap, AB and Bt horizons of a Yellow Ultisol of the Progresso Farm belonging to Coruripe Sugar Mill, and used in the laboratories trials. Treatments were composed by different soil densities, obtained by test bodies inside volumetric rings from soil volumes with preserved structure. The bodies test were submitted to laboratory resistance and penetration essays, with moisture referred to the tensions used in the construction of the characteristic curves of soil moisture retention used by the Embrapa Coastal Tablelands Soil Physic Laboratory. The Ap horizon does not present restriction to root development in view the laboratory penetration resistance (LPR) did not reach the limiting considered value. The critical Ds of AB and Bt horizons under disturbed soil were respectively 1.844 Mg m-3 and 1.628 Mg m-3. In undisturbed soil it was observed a critical Ds of respectively 1.617 Mg m-3 and 1.619 Mg m-3 for the same horizons. However, the Ds where root development by θrp ≥ 2000 kPa restriction began, was 1.609 Mg m-3 for disturbed soil and 1.494 Mg m-3 for undisturbed soil in the 0.20 m 0.40 m layer; in the 0.40 0.60 m layer the Ds was 1.453 Mg m-3 and 1.273 Mg m-3 respectively for undisturbed and disturbed soil. Soil disturbance showed to be benefic on the mechanic and hydraulic behavior of soil for the AB and Bt horizons of the Yellow Ultisol even keeping the same density, suggesting the necessity of new studies, mainly in field, to point out the soil most adequate management for crop progress.
O ecossistema de Tabuleiros Costeiros é de grande importância para a região Nordeste do país e é ocupado, principalmente, pelo cultivo da cana-de-açúcar. Esse ecossistema possui solos com horizontes coesos de origem pedogenética, apresentando adensamento que pode ser potencializado pelo uso intensivo de máquinas e implementos agrícolas com umidade do solo inadequada. O desenvolvimento e aprofundamento radicular são prejudicados pelo adensamento, que diminui a capacidade de infiltração e a disponibilidade de água no perfil do solo, que associado aos períodos de estiagem resulta em queda na produtividade e longevidade das lavouras. Com isso, o objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento mecânico e hídrico de um Argissolo Amarelo de tabuleiros costeiros cultivado com cana-de-açúcar no estado de Alagoas. Para os ensaios de laboratório foram utilizados volumes de solo retirados nas profundidades de 0 a 0,20 m, 0,20 a 0,40 m e 0,40 a 0,60 m, representando os horizontes Ap, AB e Bt de áreas de Argissolo Amarelo da Fazenda Progresso de propriedade da Usina Coruripe. Os tratamentos foram compostos por diferentes densidades do solo obtidas por meio de corpos de prova contidos dentro de anéis volumétricos, a partir de volumes de solo com estrutura não preservada. Os corpos de prova foram submetidos a ensaio de resistência à penetração em laboratório, com umidade referente às tensões utilizadas para construção da curva característica de retenção de água no solo, utilizadas pelo Laboratório de Física do Solo da Embrapa Tabuleiros Costeiros. O horizonte Ap não apresenta restrições ao desenvolvimento radicular, visto que a resistência a penetração em laboratório (RPL) não atingiu o valor considerado limitante. A Ds crítica para os horizontes AB e Bt com solo desestruturado foram 1,844 e 1,628 Mg m-3, respectivamente. No solo com estrutura preservada observou-se Ds crítica de 1,617 e 1,619 para os mesmos horizontes. Contudo, a Ds em que começa a restrição ao desenvolvimento radicular pela θrp ≥ 2000 kPa foi 1,609 Mg m-3 com solo desestruturado e 1,494 Mg m-3 para o solo com estrutura preservada na profundidade de 0,20 a 0,40 m; na profundidade de 0,40 a 0,60 m essa Ds foi 1,453 e 1,273 Mg m-3 para o solo desestruturado e com estrutura preservada, respectivamente. A desestruturação mostrou-se benéfica ao comportamento mecânico e hídrico do solo para os horizontes AB e Bt do Argissolo Amarelo, ainda que continue com a mesma densidade, sugerindo mais estudos, principalmente em campo, que indiquem o manejo mais adequado para o desenvolvimento das culturas nesse solo.

La question de la forme urbaine se trouve depuis une dizaine d'années au premier plan des réflexions sur le devenir des villes européennes et anime de nombreux débats sur les bien- fondés d'un modèle de ville compacte. Ces discussions sont rarement étayées par des mesures comparables car les bases de données harmonisées sur les villes européennes sont encore en cours de constitution. L'image des espaces bâtis extraite de CORINE Land cover est une source inédite qui permet de confronter la compacité des agglomérations, en mesurant leur emprise spatiale (étendue et densité) et en qualifiant les formes des taches urbaines. A l'échelle plus large des aires urbanisées, le modèle du champ urbain est encore un principe fort d'organisation des espaces bâtis, selon un double gradient linéaire de décroissance de l'emprise du bâti. Des méthodes de lissage ont de plus permis de généraliser les images des surfaces bâties et de restituer la structure hiérarchique du peuplement à différentes échelles.

Les relations entre les états de développement végétatif ou reproductif de la vigne et la sensibilité aux attaques de l’oïdium et du botrytis sont complexes et pauvrement documentées dans la littérature. L’état de croissance de la plante peut agir de façon directe ou indirecte sur les maladies et ce travail a cherché à étudier et à décrire ces relations. Pour cela, un dispositif expérimental a été installé sur une parcelle près de Montpellier avec différentes modalités de gestion du sol (enherbement permanent ou semi-permanent, désherbage total, irrigation) qui ont permit de créer des conditions de croissance contrastées. L’hypothèse selon laquelle le développement épidémique de l’oïdium et du botrytis est positivement corrélé aux états de croissance de la vigne a été vérifiée. Pour le botrytis, les deux facteurs principaux qui expliquent cette relation positive sont les conditions climatiques et micro climatiques en interaction avec les états de croissance de la vigne. Pour l’oïdium, le facteur explicatif majeur a été la population d’organes sensibles à partir de la floraison. Un schéma théorique général qui prend en compte cette relation croissance-maladie, ainsi que les mécanismes explicatifs est proposé. Les conditions qui défavorisent la croissance et le rendement de la vigne défavorisent aussi le développement des maladies. Paradoxalement ces conditions ne permettent pas forcement de satisfaire les objectifs de rendement et de qualité. En effet, l’état de croissance qui produit le rendement le plus élevé est celui de la modalité irriguée et fertilisée (optimum de production). Le niveau de croissance qui prévient le plus les dégâts sur grappes est celui de la modalité avec un enherbement permanent (optimum sanitaire). Entre ces deux extrêmes, on trouve la modalité avec un enherbement semi-permanent, qui produit des rendements et des dégâts de maladies intermédiaires ainsi que le raisin qui a été jugé le meilleur pour la production de vin

En raison de leur impact sur la fiabilité des systèmes, les effets du rayonnement cosmique sur l’électronique ont été étudiés dès le début de l’exploration spatiale. Néanmoins, de récentes évolutions industrielles bouleversent les pratiques dans le domaine, les technologies standard devenant de plus en plus attrayantes pour réaliser des circuits durcis aux radiations. Du fait de leurs fréquences élevées, des nouvelles architectures de transistor et des temps de durcissement réduits, les puces fabriquées suivant les derniers procédés CMOS posent de nombreux défis. Ce travail s’attelle donc à la simulation des aléas logiques permanents (SEU) et transitoires (SET), en technologies FD-SOI et bulk Si avancées. La réponse radiative des transistors FD-SOI 28 nm est tout d’abord étudiée par le biais de simulations TCAD, amenant au développement de deux modèles innovants pour décrire les courants induits par particules ionisantes en FD-SOI. Le premier est principalement comportemental, tandis que le second capture des phénomènes complexes tels que l’amplification bipolaire parasite et la rétroaction du circuit, à partir des premiers principes de semi-conducteurs et en accord avec les simulations TCAD poussées.Ces modèles compacts sont alors couplés à une plateforme de simulation Monte Carlo du taux d’erreurs radiatives (SER) conduisant à une large validation sur des données expérimentales recueillies sous faisceau de particules. Enfin, des études par simulation prédictive sont présentées sur des cellules mémoire et portes logiques en FD-SOI 28 nm et bulk Si 65 nm, permettant d’approfondir la compréhension des mécanismes contribuant au SER en orbite des circuits intégrés modernes
The effects of cosmic radiation on electronics have been studied since the early days of space exploration, given the severe reliability constraints arising from harsh space environments. However, recent evolutions in the space industry landscape are changing radiation effects practices and methodologies, with mainstream technologies becoming increasingly attractive for radiation-hardened integrated circuits. Due to their high operating frequencies, new transistor architectures, and short rad-hard development times, chips manufactured in latest CMOS processes pose a variety of challenges, both from an experimental standpoint and for modeling perspectives. This work thus focuses on simulating single-event upsets and transients in advanced FD-SOI and bulk silicon processes.The soft-error response of 28 nm FD-SOI transistors is first investigated through TCAD simulations, allowing to develop two innovative models for radiation-induced currents in FD-SOI. One of them is mainly behavioral, while the other captures complex phenomena, such as parasitic bipolar amplification and circuit feedback effects, from first semiconductor principles and in agreement with detailed TCAD simulations.These compact models are then interfaced to a complete Monte Carlo Soft-Error Rate (SER) simulation platform, leading to extensive validation against experimental data collected on several test vehicles under accelerated particle beams. Finally, predictive simulation studies are presented on bit-cells, sequential and combinational logic gates in 28 nm FD-SOI and 65 nm bulk Si, providing insights into the mechanisms that contribute to the SER of modern integrated circuits in orbit

En raison de leur impact sur la fiabilité des systèmes, les effets du rayonnement cosmique sur l’électronique ont été étudiés dès le début de l’exploration spatiale. Néanmoins, de récentes évolutions industrielles bouleversent les pratiques dans le domaine, les technologies standard devenant de plus en plus attrayantes pour réaliser des circuits durcis aux radiations. Du fait de leurs fréquences élevées, des nouvelles architectures de transistor et des temps de durcissement réduits, les puces fabriquées suivant les derniers procédés CMOS posent de nombreux défis. Ce travail s’attelle donc à la simulation des aléas logiques permanents (SEU) et transitoires (SET), en technologies FD-SOI et bulk Si avancées. La réponse radiative des transistors FD-SOI 28 nm est tout d’abord étudiée par le biais de simulations TCAD, amenant au développement de deux modèles innovants pour décrire les courants induits par particules ionisantes en FD-SOI. Le premier est principalement comportemental, tandis que le second capture des phénomènes complexes tels que l’amplification bipolaire parasite et la rétroaction du circuit, à partir des premiers principes de semi-conducteurs et en accord avec les simulations TCAD poussées.Ces modèles compacts sont alors couplés à une plateforme de simulation Monte Carlo du taux d’erreurs radiatives (SER) conduisant à une large validation sur des données expérimentales recueillies sous faisceau de particules. Enfin, des études par simulation prédictive sont présentées sur des cellules mémoire et portes logiques en FD-SOI 28 nm et bulk Si 65 nm, permettant d’approfondir la compréhension des mécanismes contribuant au SER en orbite des circuits intégrés modernes
The effects of cosmic radiation on electronics have been studied since the early days of space exploration, given the severe reliability constraints arising from harsh space environments. However, recent evolutions in the space industry landscape are changing radiation effects practices and methodologies, with mainstream technologies becoming increasingly attractive for radiation-hardened integrated circuits. Due to their high operating frequencies, new transistor architectures, and short rad-hard development times, chips manufactured in latest CMOS processes pose a variety of challenges, both from an experimental standpoint and for modeling perspectives. This work thus focuses on simulating single-event upsets and transients in advanced FD-SOI and bulk silicon processes.The soft-error response of 28 nm FD-SOI transistors is first investigated through TCAD simulations, allowing to develop two innovative models for radiation-induced currents in FD-SOI. One of them is mainly behavioral, while the other captures complex phenomena, such as parasitic bipolar amplification and circuit feedback effects, from first semiconductor principles and in agreement with detailed TCAD simulations.These compact models are then interfaced to a complete Monte Carlo Soft-Error Rate (SER) simulation platform, leading to extensive validation against experimental data collected on several test vehicles under accelerated particle beams. Finally, predictive simulation studies are presented on bit-cells, sequential and combinational logic gates in 28 nm FD-SOI and 65 nm bulk Si, providing insights into the mechanisms that contribute to the SER of modern integrated circuits in orbit

The second decade of Large Hadron Collider operations, from about 2020 onwards, envisages a remarkable increase in collider instantaneous luminosity, one order of magnitude above the project one. This luminosity increase presents several challenges to the LHC experiments. The present Tracker of the Compact Muon Solenoid experiment must be replaced with a system providing excellent tracking quality at higher luminosities, as well as Tracking Trigger inputs to the existing "Level 0" CMS Trigger system at the full 40 MHz bunch-crossing rate. The minimal requirements for a Tracking Trigger would be the capability to confirm the presence of high-pT tracks associated with Calorimeter and/or Muon Level 0 Triggers. The ability to provide effective isolation criteria may also be required, and would in any case substantially improve the Trigger performance. Maintaining the data rates generated by Tracking Trigger inputs within a manageable bandwidth requires sensor modules able to locally sparsify the data. Measuring at detector module level the track direction in the transverse plane, and hence deriving its transverse momentum, is the most promising solution to provide such a detector-embedded data reduction feature. These so-called "pT-modules"' would only transmit to the Level 1 Trigger "stubs", pairs of correlated hits in two closely separated sensors, derived by tracks with pT above a given threshold. To exemplify, a 2 GeV/c threshold would cut data rate of more than a factor 10, hence providing a data rate well within the capabilities of present data links. The pT-modules design discussed in this work consists of two, closely spaced segmented silicon sensors, featuring both pattern hit correlation across the module and a single hit position resolution high enough to compute stubs with the required accuracy to resolve track directions despite a lever arm of about only 1 mm. A concept Tracker layout, the so-called "Long Barrel", consisting in an Outer Tracker completely built out of pT-modules, has been proposed. The Long Barrel Tracker is particularly flexible in simulation studies of Tracking Trigger as it allows for information from several layers of the Tracker to be combined in a projective geometry. For this reason, it is meant as a testing ground to compare the performance of different designs and configurations. The Long Barrel layout also allows the generation of even more structured Trigger Objects such as "tracklets", consisting of pairs of stubs in opportunely paired layers, which can in turn be used as seeds to generate "Level 1 tracks", including even more stubs. The choice of stacked sensors for pT-modules has been recently strengthened by test beam results obtained with novel prototypes of Monolithic Active Pixel Sensors and reported in this thesis. The developement of Tracking Trigger simulations is also presented as a major step towards the design of a realistic Trigger capable Tracker upgrade. A particular challenge for the Trigger system is given by tau leptons produced in many rare processes searched at the LHC. The performance of a Tracking Trigger on final states with tau leptons will be crucial at very high luminosities and is presented at the and of this document as the natural step forward in the work on the subject.
Durante il secondo decennio di operazioni al Large Hadron Collider, a partire dall'anno 2020, è previsto un notevole aumento della luminosità istantanea del collisionatore, di un ordine di grandezza superiore rispetto a quella di progetto. Questa luminosità presenta numeose sfide per gli esperimenti a LHC. Il Tracciatore attualmente impiegato nell'esperimento Compact Muon Solenoid dovrà essere rimpiazzato con un sistema in grado di garantire una tracciatura di qualità eccellente ad alte luminosità e, allo stesso tempo, fornire informazioni utili per l'attuale "Livello 0" del sistema di Trigger a CMS, alla frequenza di collisioni di 40 MHz. Le richieste minime per un Trigger basato sul Tracciatore sono la capacità di confermare la presenza di tracce ad alto pT associate a Trigger di Livello 0 ottenuti con i Calorimetri o i rivelatori di muoni. La capacità di fornire criteri efficaci di isolazione può essere ulteriormente richiesa e in ogni caso migliorerebbe significativamente le prestazioni del Trigger. Il rateo dei dati associati con la generazione nel Tracciatore di informazione di Trigger può essere mantenuto in una larghezza di banda sufficientemente maneggevole richiedendo che i moduli sensitivi siano in grado di ridurre localmente i dati. I principali candidati per una simile riduzione locale del rateo i dati sono caratterizzati dalla capacità di fornire la direzione della traccia nel piano trasverso, oltre alla sua posizione, da cui poter dedurre la quantità di moto della traccia stessa. Questi "pT-modules" trasmetterebbero di conseguenza al Trigger di primo livello degli abbozzi di traccia ("stub") generati da particelle con pT al di sopra di 2 GeV/c. La scelta di una simile soglia permetterebbe la riduzione dei dati di un fattore superiore a 10, consentendo quindi un rateo facilmente tollerabile. I moduli di Trigger possono essere realizzati con due sensori di silicio paralleli leggermente separati, caratterizzati da una risoluzione sulla misura del singolo punto d'impatto tale che gli stub, ottenuti tramite correlazione tra i punti misurati nel modulo, possano fornire un'adeguata misura della direzione della traccia, nonostante il braccio di leva sia dell'ordine del millimetro. Un'ipotetica configurazione per il Tracciatore, composto da "lunghi barili", che prevede un Tracciatore esterno realizzato totalmente con moduli di Trigger, è stata proposta. Essa è particolarmente flessibile negli studi di simulazione per il Trigger realizzato con il Tracciatore giacché consente di combinare tra loro, tramite proiezioni geometriche, le informazioni provenienti da diversi strati del Tracciatore. Pertanto è un campo di prova per confrontare le prestazioni di diverse concezioni e diverse configurazioni. Il Tracciatore proposto permette anche la generazione di oggetti più articolati degli stub per il Trigger, come ad esempio le "tracklet", che consistono in coppie di stub opportunamente associate tra loro, le quali possono a loro volta essere usate come punto di partenza per la costruzione di Tracce di Primo Livello. La scelta di moduli di Trigger realizzati con sensori accoppiati è rafforzata da risultati recenti ottenuti con dei prototipi innovativi di rivelatori a Pixel Monolitici durante dei test sotto fascio riportati in questa tesi. Lo sviluppo di simulazioni per un Trigger con il Tracciatore è anch'esso presentato come un significativo progresso verso la progettazione di un nuovo Tracciatore realistico e capace di fornire informazioni utili per il Trigger. Particolarmente impegnativo è lo sforzo per un Trigger che selezioni i leptoni tau prodotti in numerosi processi rari di interesse per gli esperimenti a LHC. Le prestazioni di un Trigger con il Tracciatore su stati finali contenenti leptoni tau saranno fondamentali a luminosità molto elevate e sono illustrate alla fine di questo documento, come naturale prosecuzione del lavoro descritto.

Earth based construction materials are identified as green and low carbon materials. There are sustained R&D efforts in developing stabilised earth products for buildings and other structural applications. The thesis addresses some specific issues on the characteristics of stabilised soil compacts through an extensive experimental R&D work. Details of three types of stabilised soil products, brief review of literature and scope of the thesis are presented in chapter 1. Chapter 2 is on investigations pertaining to influence of soil grading on the characteristics of cement stabilised soil compacts. Considering wide range of grain size distributions representing two broad soil groups (coarse- and fine-grained soils) influence of soil grading especially the clay size fraction in controlling the strength, durability and absorption characteristics of cement stabilised soil compacts and bricks were examined in greater detail. Optimum soil grading limits yielding maximum strength and the reasons for such behavior was investigated through the analysis of void ratio, surface area porosity and SEM imaging.The investigations showed that clay fraction of the soil mixture and the void ratio (density) of the compacted specimen play crucial role in influencing the characteristics of cement stabilised soil compacts. Chapter 3 is focused on swell-Shrink characteristics of stabilised soil bricks, adobe bricks and rammed earth. Dimensional changes occurring during the manufacturing process of stabilised soil products were monitored considering the influence of cement content and moulding moisture content. Physical changes such as initial shrinkage, swelling and drying shrinkage occurring during manufacturing process was traced and mapped and the practical significance of the results are discussed. The main focus of chapter 4 is on effect of aspect ratio of the masonry unit on apparent compressive strength of stabilised soil block and masonry. The anomalies in assessing the characteristic compressive strength of masonry unit while considering the geometrical parameters have been discussed. The shape modification correction factors provided in different codes of practice and reports indicate absence of any unique correction factor accounting for geometry of the masonry unit. Results of compressive strength tests on twelve geometrically different cement stabilised soil bricks/blocks were analyzed in deriving shape modification correction factors. A new definition for aspect ratio based on the surface area of the masonry unit has been proposed. A bi-linear relationship between shape modification correction factor and new aspect ratio has been derived for normalizing the compressive strength of stabilised soil brick/block. Chapter 5 deals with status of clay minerals in the stabilised soil compacts. The study was aimed at ascertaining the presence of residual clay minerals in the cement and lime stabilised soil compacts. The investigations revealed that it is possible to retrieve a large percentage of natural clay minerals in cement stabilised soil products whereas in lime-stabilised soil products only a small fraction of the clay minerals can be retrieved, as the natural clay gets consumed in the lime-clay reactions. The thesis ends with a summary of the results with concluding remarks and scope for further investigations.

博士
國立臺灣大學
電機工程學研究所
89
In this thesis, analytical models for shallow-trench-isolated bulk CMOS devices and partially-depleted SOI CMOS VLSI devices are described. In Chpater2, using a conformal mapping technique to simplify the 2D analysis, the inverse narrow-channel effect threshold voltage model for shallow-trench-isolated (STI) CMOS devices is derived. Based on the model, the inverse narrow-channel effect also affects the saturation-region output conductance of a small-geometry STI CMOS device in addition to the short-channel effect. In Chapter3, the subthreshold current hump model for deep-submicron shallow-trench-isolated CMOS devices is derived. With a more heavily doped substrate, the current hump phenomenon occurs at a more negative back gate bias. In Chapter4, via a proposed body-emitter voltage model, a temperature-dependent kink effect model for the partially-depleted SOI NMOS devices is derived. Triggering voltage formula for temperature-dependent kink is obtained. According to these models, at a higher operation temperature and with a lighter thin-film doping density, the onset of the kink effect occurs at a larger triggering voltage. In Chapter5, using a concise BiCMOS approach, PD SOI-Technology SPICE models are described first. Using the PD SOI-Technology SPICE models, the kink effects, the hysteresis behavior and the transient behavior can be analyzed. In order to show the effectiveness of the PD SOI-Technology SPICE models, the behaviors of a static logic circuit, a dynamic logic circuit, and an SRAM critical path are analyzed.

碩士
國立臺灣大學
電子工程學研究所
91
This thesis reports an analysis of gate misalignment effect on the threshold voltage of double-gate (DG) fully-depleted (FD) silicon on insulator (SOI) NMOS devices. In chapter 2, we discuss the threshold voltage model of the normal DG FD SOI PMOS devices without considering gate misalignment effect in different channel length. In chapter 3, by using the conformal mapping transformation approach, a closed-form compact model considering the fringing electric field effect in the non-gate overlap region of DG FD SOI NMOS device has been derived to provide an accurate prediction of threshold voltage behavior as verified by the 2D simulation results.

This thesis is focused on the evaluation of the infiltration capacity of soil in Lužický stream catchment in the cadastral unit Babice u Netolic. For the field measurement was used compact pressure infiltrometer. In the selected area were performed 26 infiltration experiments in 5 locations. In this thesis was compared infiltration rate at locations with different BPEJ (estimated pedologic-ecological unit), respectively HSP (hydrologic soil groups). Furthermore was also evaluated infiltration capacity on soils with different land use. To evaluate infiltration were used empirical infiltration equations according to Philip. Then the measured values were processed in tabular and graphical way. The highest infiltration rate was measured on arable land (L5). The classification of soil was examined according to HSP. Furthermore were also described in detail the principles of infiltration measurement using compact pressure infiltrometer.