Dissertations / Theses: 'Imagerie de résistivité électrique'

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Fargier, Yannick. "Développement de l'imagerie de résistivité électrique pour le reconnaissance et la surveillance des ouvrages hydrauliques en terre." Ecole centrale de Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDN0042.

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Abstract:

En France, un important parc d’ouvrages hydrauliques en terre dédié à la production hydroélec-trique, à la navigation, à l’alimentation en eau des villes et à la régulation des cours d’eau génère des enjeux économiques et sécuritaires conséquents. Pour les ouvrages de protection contre les crues, il n’y a pratiquement pas d’année sans rupture et plus de 70 incidents ont été recensés en 25 ans par le Comité Français des Grands Barrages. L’Imagerie de Résistivité Électrique (IRE) est un outil d’imagerie très sensible aux paramètres d’état d’un sol faisant partie des méthodes pertinentes pour la reconnaissance et la surveillance des ouvrages hydrauliques en terre. Cependant, dans l’utilisation conventionnelle de l’IRE, le manque d’information provenant des mesures, la mauvaise prise en charge de ces mesures et de l’information a priori entraînent la formation d’artéfacts dans les résultats d’imagerie. Dans ce sens, de nouvelles approches d’acquisition/inversion sont développées, entre les approches classiques 2D et 3D. Ces nou-velles stratégies dont le but est de tirer le meilleur compromis entre coût d’acquisition et fiabilité du modèle final sont le fruit du développement d’un problème direct par éléments finis et d’un algorithme d’inversion 3D de type Gauss-Newton. Enfin, des auscultations sur ouvrage semi-contrôlé et sur ou-vrage réel ont été réalisées afin de confronter ces développements à des conditions d’auscultation plus réalistes. Les résultats révèlent que la qualité du résultat et la capacité d’interprétation peuvent être considérablement améliorées par l’utilisation de telles stratégies d’auscultation
In France, a large stock of hydraulic earth structures dedicated to producing hydroelectricity, to navigation and to water supplying generates substantial economic and security challenges. Regarding flood protection structures, there is no year without a failure and more than 70 incidents were recorded in 25 years by the French Committee on Large Dams. The DC-Electrical Resistivity Imaging (ERI) method is very sensitive to soil state parameters and is widely accepted as one of the relevant geophysical methods for the survey and the monitoring of hydraulic earth structures. However, using ERI in a conventional manner is likely to yield image artifacts. This is due to the lack of information in the measured data and the fact that the full complexity of the problem and available a priori information are usually not accounted for. Therefore, new approaches of data acquisition and inversion have been developed. This development aims at filling the gap between more classical 2D and purely 3D approaches, by optimising a compromise between acquisition cost and model reliability. The research work has implied developing a finite element approach for the forward problem and a Gauss-Newton algorithm for the 3D inverse problem. Finally, experimental campaigns were conducted on both a semi-controlled embankment and a real hydraulic embankment in order to test and validate the developments in more realistic conditions. Outcomes indicate that interpretation capability and quality can be significantly enhanced by using these news approaches

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Vion, Denis. "Caractérisation physico-chimique de couches minces de niobium déposées par pulvérisation magnétron sur la surface interne de cavités électromagnétiques accélératrices." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0065.

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Abstract:

Les performances énergétiques des cavités accélératrices supraconductrices en cuivre massif recouvertes intérieurement d'un film de niobium, dépendent de la résistivité dudit film à basse température. Cette résistivité est elle-même fonction de la nature et de la quantité des défauts introduits dans les films durant leur élaboration par pulvérisation magnétron. Des films de rapport résistif résiduel (RRR) d'environ 60 ont été produits sur des substrats de cuivre préalablement recuit, s:simultanément à des films de RRR d’environ 20, déposés sur cuivre non recuit. Divers moyens de caractérisation ont été mis en œuvre sur les deux types de films, afin de déterminer quels sont les défauts majoritairement responsables de leur résistivité. Les observations en microscopie électronique révèlent que seuls les films de forts RRR présentent des grains en relation d'épitaxie avec le substrat la taille moyenne de ces grains est de deux à trois fois plus importante que pour les films de RRR faibles. Les mesures par diffraction X montrent que les déformations et micro-déformations sont sensiblement égales pour les deux types d'échantillons. Il en est de même de la teneur en argon des films mesurée par thermo-désorption. Les tentatives de masure des teneurs en impuretés interstitielles se sent révélées infructueuses. Il est cependant que la résistivité des films n'étant pas en épitaxie sur le substrat, est due aux joints de grains, la. Résistivité spécifique moyenne de ces derniers étant comprise entre 3 et 4. E ( -16) Ohm mètre carré. Ces travaux montrent que l’amélioration des couches de niobium des cavités passe par une optimisation de la préparat1on du substrat en cuivre
The energy efficiency of niobium coated superconducting radio frequency accelerating cavities is a function of the electrical resistivity at low temperature in the normal conducting state. This resistivity depends on the nature and the number of the different kinds of defects introduced in the films during their growth by magnetron sputtering. Some films with a residual resistivity ratio (RRR) of about 60 deposited en annealed copper substrates, and some films with an RRR of about 20 deposited on non-annealed copper were produced simultaneously Variation measurement methods were used on both kinds of film in order to defect plays the major role in determining the resistivity. Transmission Electronic Micros shows that only those films with high RRR have their Nb grains epitaxially grown on the Cu. These grains are two to three times larger than those of low RRR films. X-Ray Diffraction measurements show that deformations and micro deformations are approximately the same in both kinds of sample. It is also the case for argon entrapment during growth, measured by Vacuum Hot Extraction. Interstitial impurities contents were too low to be measured. It is although clear that the resistivity of non-epitaxialy grown films is due to grain boundaries. Their specific resistivity is about 3-4. E (-16) Ohm meter square. 'This work shows that quality improvement of Nb films requires an optimisation of the CU substrate pre-treatment

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Jodry, Clara. "Développements méthodologiques pour l’imagerie et le suivi temporel par méthodes géoélectriques des structures de protection contre les inondations fluviales ou les submersions marines." Nantes, 2016. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=866caffc-868f-436f-9d0b-01237b677612.

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Abstract:

Le diagnostic et la surveillance des protections contre la submersion sont des enjeux majeurs. Dans le cadre du projet RS2E-OSUNA (Région des Pays de la Loire), cette thèse y a contribué par des développements méthodologiques centrés sur l’imagerie de résistivité électrique (IRE), associée à d’autres méthodes géophysiques et à des observations directes (sondes en place). Les développements ont été spécifiquement appliqués à deux sites en conditions réelles : une levée de Loire près de Saumur et une dune grise sur l’Ile de Noirmoutier. Le premier objectif scientifique de ce travail concernait la caractérisation de la structure interne des milieux étudiés. Une approche récente d’IRE, visant à prendre en compte les effets 3D sans accroitre le coût de la méthode par rapport à une approche 2D classique, a été adaptée et testée. Sur la levée, l’approche s’est avérée très efficace. Sur la dune grise, les résultats préliminaires montrent encore des difficultés d’imagerie du milieu naturel. Le second objectif concernait la surveillance, sur différentes échelles temporelles, de l’évolution des propriétés internes du milieu. On a utilisé des protocoles d’acquisition optimisés et des méthodes d’inversion 2D classique. Sur la levée, les évolutions temporelles décrites par IRE sont cohérentes avec les mesures directes des paramètres d’états du sol (sondes à demeure). Sur la dune grise, les variations temporelles observées se sont avérées de très faible amplitude dû à une géologie très particulière. Le travail est conclu par un parallèle méthodologique entre les deux sites et la proposition de pistes de recherche et d’amélioration des approches développées
The diagnosis and monitoring of flood protection structures are major concerns. As part of the RS2EOSUNA project (Region Pays de la Loire), this thesis has contributed to this by methodological developments centered on electrical resistivity imaging (ERI), combined with other geophysical methods and direct observations (permanent instrumentation). The developments have been specifically applied to two sites in real conditions: an embankment levee along the Loire River near Saumur and a grey dune on the island of Noirmoutier. The first scientific objective of this work involved the characterization of the internal structure of the investigated objects. A recent approach in ERI, that takes into account the 3D effects without increasing the cost of the method relative to a conventional 2D approach, has been adapted and tested. On the levee, the approach has proven to be very effective. For the grey dune, the preliminary results on this natural site still show imaging challenges. The second objective concerned the monitoring, on different time scales, of changes in internal properties of the medium. We used optimized acquisition protocols and conventional 2D inversion methods. On the levee, the temporal changes described by ERI are consistent with the direct measurements of the parameters of the soil. For the grey dune, the temporal variations have proven to be of very low amplitude due to an extremely specific geological setting. The work is ends with a methodological comparison between the two sites and proposes future prospects for further research and improvement of the developed approaches

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Legaz, Aurélie. "Imagerie et identification des signaux géophysiques distinctifs induits en surface par l'activité hydrothermale." Chambéry, 2009. http://www.theses.fr/2009CHAMS008.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la structure et du fonctionnement des systèmes hydrothermaux volcaniques. Nous nous sommes attachés à l'étude géophysique multi-méthodes de deux systèmes hydrothermaux : Waimangu, en Nouvelle-Zélande, et la Solfatara, en Italie. Le premier en raison de sa dynamique, et parce qu'il apparait comme une zone laboratoire purement hydrothermale, sans influence magmatique; le second pour l'observation et la caractérisation géophysique d'un panache hydrothermal accessible à la surface. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la reconnaissance de la structure de Waimangu à grande échelle, et à la caractérisation des principales composantes du système (lacs de cratères, zones fumeroliennes et geysers). Cette étude a permis d'associer les méthodes de potentiel spontané et de résistivité électrique avec des mesures ponctuelles de température et de flux de CO2. Nous avons ensuite ciblé notre étude sur des laboratoires à petite-échelle présents sur Waimangu : Iodine vent, Inferno Crater Lake et le site du Old Geyser. Ces systèmes différent les uns des autres par leur taille, mais aussi par leurs caractéristiques physico-chimiques, qui jouent un rôle determinant dans la sensibilité des méthodes géo-électriques. Sur le site de Iodine Pool, l'application de techniques récentes d'imagerie acoustique sous-marine a permis la localisation précise des sources de bruit hydrothermal. Le suivi par polarisation spontanée d'un évent intermittent a montré une cyclicité dans les signaux, qui peut être expliquée par une variation de hauteur piézométrique. L'application conjointe de l'imagerie acoustique et de l'imagerie électrique sur le site du Old Geyser a mis en évidence la complémentarité des deux techniques dans la localisation d'une structure hydrothermale qui correspond à la fois à une source acoustique et électrique. Dans un troisième temps, nous avons étudié la signature géo-électrique des mouvements de fluides qui accompagnent l'activité cyclique du Lac Inferno. Le suivi temporel de résistivité électrique montre que les variations du lac et les mouvements de fluide observés sont caractérisés par des variations importantes de résistivité dans le sous-sol qui pourraient correspondre à des changements de phase du fluide en profondeur, en accord avec des modélisations analogiques. La campagne réalisée à la Solfatare a permis d'imager le panache hydrothermal par les méthodes électriques (tomographie de résistivité en trois dimensions), acoustiques et thermiques. Nous présentons les résultats obtenus avec la tomographie de résistivité électrique et les mesures de température, qui ont permis de déterminer avec précision les limites spatiales du panache hydrothermal
This thesis is a study into the structure and functioning of hydrothermal systems. We focused on two areas, Waimangu, New Zealand, and the Phlegrean Fields - Solfatara, Italy, that we observed with several geophysical methods. The first system was chosen owing to its strong dynamics, and because it seems to be purely hydrothermal, without any magmatic influence; the second one allowed the observation and the geophysical characterization of a shallow hydrothermal plume. Our study first aimed to recognize the large scale structure of the Waimangu hydrothermal system, and to characterize its main surface expressions, namely hot lakes, geysers, and fumaroles. For this purpose, we related the self-potential and the electrical resistivity methods to measurements of temperature and CO2 flux. We then concentrated on three small-scale laboratories : Iodine vent, Inferno Crater Lake, and the Old Geyser Site. These areas are different from each other in size and also in their water chemistry, which is a key parameter in the sensitivity of electrical methods. This range enabled us to implement acoustic and electrical imaging techniques on singular systems that have their own dynamics. At Iodine Pool, the implementation of recent imaging techniques from underwater acoustics allowed us to locate hydrothermal noise sources with high accuracy. The self-potential monitoring of an intermittent vent showed cyclic fluctuations that could be explained by a change in the hydraulic head. The joint application of acoustic and electrical imaging at the Old Geyser Site showed how these two techniques complement each other in defining the location of a hydrothermal structure that matches both acoustic and electrical sources. A third step consisted in the study of the geo-electrical signature of fluid movements that relate to the Inferno cyclic activity. Electrical resistivity monitoring highlighted that the observed lake fluctuations are characterized by notable electrical resistivity changes; these variations could be due to phase changes occurring at depth, and are in good agreement with analog modellings. The experiments that have been made at the Solfatara allowed us to image the hydrothermal plume with electrical methods (3-D resistivity tomography), acoustic and thermal measurements. We present the results from both electrical resistivity tomography and temperature data that allowed us to establish the boundaries of the hydrothermal plume

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Taillet, Elodie. "Caractérisation des discontinuités dans des ouvrages massifs en béton par la diagraphie électrique de résistivité." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00982066.

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Abstract:

Les discontinuités sont préjudiciables à la pérennité des structures en béton. Les méthodes non-destructives sont bien développées pour l'étude des altérations en surface, mais peu de techniques sont adaptées à la caractérisation de défauts dans la masse. Dans cette thèse, des mesures de résistivité électrique sont réalisées pour l'étude des discontinuités (fissures, joints, interfaces) au sein des ouvrages massifs en béton par l'intermédiaire des forages préexistants. La technique utilisée est la diagraphie électrique de résistivité en dispositif normal. Une première approche numérique (éléments finis) permet d'appréhender les corrections à apporter sur les mesures. Puis l'étude des paramètres d'ouverture, de contraste entre la résistivité de la discontinuité et du béton, et d'extension permet de proposer une méthode d'inversion des mesures pour la caractérisation de l'endommagement. Des essais sur des ouvrages hydrauliques sont réalisés afin de définir la méthodologie de mesure sur site. Les mesures sont ensuite confrontées à la méthode d'inversion pour la valider.

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Dupuis, Matthieu. "Processus de mise en place et évolution des systèmes de volcans de boue." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10057/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur les mécanismes responsables de la croissance de systèmes de volcans de boue ainsi que sur les processus qui gouvernent leur évolution de surface. L’étude s’appuie sur une analyse structurale sur données sismiques faite sur deux structures anticlinales localisées dans le NW du Bassin Sud Caspien ainsi que sur une analyse structurale de terrain approfondie couplée à une imagerie de la sub-surface des édifices par résistivité électrique ainsi que par études géochimiques d’édifices volcaniques localisés dans la continuité onshore du bassin de la Kura en Azerbaïdjan. Les volcans à morphologie de mud pie montrent une morphologie plate car leur croissance est régie par la présence d’une réserve de matériel argileux non induré en surface que l’on appelle chambre superficielle. L’arrivée de matériel depuis une source de boue peu profonde induit le gonflement de cette chambre qui, en se rééquilibrant, provoque des déformations de surface et un élargissement de l’objet selon un modèle de Pousse-Muraille. Les édifices à morphologie coniques sont liés à des zones de stockage de matériel argileux plus profondes (chambre secondaire) voire à la source de boue, la zone de fluidisation du sédiment (chambre primaire). La source de fluides (eau et gaz) et nettement démarquée de la source de boue. La sédimentation est un facteur clé dans l’évolution des systèmes de volcan de boue car elle permet de sceller les chemins de migration de fluides, relançant la formation de surpression de fluide, créant une évolution par épisodes successifs de systèmes de volcans de boue emboîtés : les complexes de systèmes de volcan de boue
This doctoral work studies the mechanisms involved in the growth of mud volcanoes systems and the processes involved with their surface evolution. The study is based on a structural analysis using seismic data acquired on two anticlines located in the NW of the South Caspian Basin and on an extensive structural field work combined with a sub-surface imagery based on electrical resistivity and geochemical analysis on edifices located on the onshore in continuity of the Kura Basin (Azerbaijan). Mud Pie are edifices having a flat morphology induced by the occurrence of a reserve of liquid mud on surface that we call Superficial Chamber. The input of material from a shallow mud source induce the inflation of this chamber which, reaching the equilibrium, induces a compressional stress that deform the edifice and make it grow, following a model named “Pushing Walls”. Conical edifices are linked to deeper storage zones (Secondary Chamber) or even to the source of mud itself (Primary Chamber). The fluid source (water and gas) is clearly disconnected to the source of mud. Sedimentation plays a dominant role on mud volcano systems evolution allowing to seal the fluid migration paths, thus the formation of fluids overpressure, inducing an evolution by successive pulses leading to interlocked mud volcano systems: mud volcano systems complexes

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Samyn, Kévin. "Imagerie de subsurface à partir d'une approche géophysique multi-méthode basée sur l'inversion coopérative 2 D : Nouvelle formulation théorique et applications numériques et expérimentales sur des données électriques et sismiques." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2016PA066612.pdf.

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Abstract:

Pour mieux comprendre les résultats géophysiques en termes de géologie, il est important d’utiliser différents types de données acquises par plusieurs méthodes. Une seule méthode géophysique n’a pas nécessairement la résolution suffisante pour expliquer la géologie. Avec une seule méthode, il peut être difficile de donner un sens géologique aux anomalies observées dans les modèles. L’inversion coopérative, en revanche, est une approche permettant de combiner des données de différentes natures. L’inversion conjointe peut être réalisée de deux façons : structurale ou petrophysique. On peut subdiviser les inversions conjointes en deux groupes : l’inversion conjointe de méthodes sensibles au même paramètre physique, et l’inversion coopérative de méthodes sensibles aux paramètres de natures différentes, comme l’électrique et la sismique. Dans ce travail de thèse, on propose de combiner une inversion coopérative par zonation et une méthode Gauss-Newton de minimisation de la fonction coût. L’inversion coopérative par zonation consiste à utiliser séquentiellement une approche de classification non-hiérarchique fuzzy c-means (FCM) et un algorithme d’inversion séparée. Dans un processus itératif, l’algorithme de classification non-hiérarchique est appliqué sur les résultats obtenus par inversion séparée pour générer des modèles composés de plusieurs zones homogènes représentant chacune une certaine lithologie du milieu investigué. Les modèles ainsi construits sont ensuite utilisés comme modèles a priori dans l’expression du terme de covariance a priori sur l’espace des modèles dans une nouvelle étape d’inversion séparée. La solution obtenue par une telle approche peut être biaisé vers le modèle a priori qui est fonction du nombre de classes dans l’algorithme de classification non-hiérarchique. Pour résoudre ce problème, nous proposons l’utilisation d’un paramètre de régularisation choisi par une méthode dérivée de la méthode L-curve qui permet de pondérer l’impact du modèle a priori sur la solution dans le cas où la géologie ne se prête pas à une segmentation des modèles et de réduire l’effet du biais que pourrait introduire un mauvais a priori. Le choix du nombre de classes pour la construction du modèle a priori est ainsi également rendu moins crucial. La méthodologie développée durant cette thèse est testée et validée sur deux modèles synthétiques. Une application est réalisée sur des données réelles acquises dans le cadre d’un projet de recherche de l’agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) pour la caractérisation d’un site d’intérêt. Au vu des résultats de cette application, l’utilisation d’une approche coopérative pour l’inversion des données électrique et sismique permet l’obtention d’un modèle géologique (structure et propriétés) plus robuste et cohérent avec toutes les données. Les variations de paramètres en profondeur sont définies de manière plus précise avec cette approche
Understanding geology from geophysical investigation is better when information is obtained from different kinds of data. A single method may not have sufficient resolution to provide the expected information. Joint inversion is a step forward to quantitatively combine data of different nature. Joint inversion may be considered in two different ways, petrophysical or structural. We may subdivide a joint inversion into two categories, joint inversion of data function of the same physical parameter, and cooperative inversion of data of different nature such as electrical and seismic data. In this work, we propose to combine a zonal cooperative inversion scheme with a Gauss-Newton method for minimizing the cost function. The basic idea of zonal cooperative inversion is to use cooperatively fuzzy c-means (FCM) classe analysis and separate inversion algorithm. For each iteration classe analysis of separate inversion results is used to construct models composed by several classes that contain the parameter characteristics of dominant subsurface structures. These constructed models are then used in the expression of the model space a priori covariance term in a new stage of separate inversion. The resulting models are then possibly biased to a priori models which depend on the number of classes. To overcome this problem, we formulate the inverse problem using a regularization parameter selected by an adapted L-curve method to weigh the impact of the a priori model on the solution when geology cannot be described by segmented models. The advantage of such a formulation is to avoid undesirable bias towards the starting model and leads to significantly improved spatial resolution for consistent prior information. Hence, the choice of the number of classe to create the a priori model is although less important. The developed methodology is tested and validated on two synthetic models. An experimental application is performed on real data acquired as part of a research survey of the National Agency for Radioactive Waste Management (Andra) for the characterization of a site of interest. Given the results of this application, the use of a cooperative approach for the inversion of electrical and seismic data allows the reconstruction of a more robust geological model, consistent with all the data. The variations of the parameters with depth are more precisely described using this approach

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Nguyen, Tuan Anh. "Approches expérimentales et numériques pour l'étude des transferts hygroscopiques dans le bois." Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0034/document.

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Le développement des structures en bois en Génie Civil demande aujourd’hui de proposer aux gestionnaires d’ouvrages des outils de diagnostic et de monitoring pour suivre l’évolution des pathologies (flèches excessives, fissures, attaques biologiques, etc.) mais également pour contrôler l’humidité interne dans les éléments. Dans ce dernier contexte, le travail développé dans cette thèse concerne le développement d’un outil de caractérisation du champ hydrique dans des sections transversales d’éléments structuraux en bois. La méthode étudiée couple une mesure de résistivité, composée d’une tête de mesure (résistivimètre) associée à un grand nombre de sondes raccordées à un système multiplexé, et d’une méthode inverse implémentée dans un code aux éléments finis. Dans une première partie, il est étudié les techniques de caractérisation des propriétés de diffusion dans le matériau caractérisé par une orthotropie et un comportement non linéaire exploitant des mesures d’humidité moyenne (méthode gravitométrique) et des profils spatiaux par mesures gammadensimétriques. Il est montré que le couplage des deux mesures permet d’obtenir en finalité des propriétés intrinsèques rendant ainsi la méthode de caractérisation fiable et robuste. La seconde partie présente le développement d’un ensemble expérimental dans le but d’obtenir une cartographie 1D et 2D du champ hydrique dans une section transversale. La technique repose sur la généralisation des méthodes résistives multiplexées utilisées en géophysique dans l’étude des sols stratifiés à des géométries finies à 2 dimensions. L’algorithme employé est basé sur le couplage de mesures de résistivité multiplexées et d’une analyse inverse implémentée dans un code aux éléments finis. La solution 1D permet d’obtenir des profils spatiaux pouvant remplacer les mesures gammadensimétriques. Les profils 2D permettent, pour une section donnée, d’estimer le champ d’humidité interne en tout point et de proposer ainsi un suivi dans le temps des profils hydriques
In civil engineering constructions, the development of timber structures requires today to managers works some diagnostic tools and monitoring systems to monitor pathologies (excessive deflections, cracks, biological attack, etc.) but also to control moisture content in the element sections. In the last context, the proposed work in this PhD thesis is the development of a tool for characterization of the moisture content map in the cross sections of structural elements. Studied method is based on the resistivity measuring, comprising a measuring head (resistivity meter) associated with many connected probes in a multiplexed system, and an inverse method implemented in a finite element software. In the first part, it is studied the techniques of characterization of diffusion properties in wood samples characterized by orthotropic and nonlinear behaviors according to average moisture content measurements (gravimetric method) and spatial profiles gamma densitometer measures. It is shown that the coupling of the two measurements provides the intrinsic properties with more reliability and more robustness. The second part deals with the development of an experimental protocol in order to achieve 1D and 2D mapping of the moisture content field in a cross section. The technique is based on the generalization of multiplexed resistivity geophysical methods used in the study of stratified soils with 2-dimensional geometries. The algorithm is based on the coupling between the resistivity measurements and an inverse multiplexed analysis implemented in a finite element code. The 1D solution provides spatial profiles which can replace gamma densitometer measures. For a selected section, 2D profiles allow estimating the moisture content field at any point and thus provide a time tracking of moisture profiles

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Gresse, Marceau. "Imagerie géophysique (électrique et sismique) haute résolution et modélisation du système hydrothermal superficiel de la Solfatare de Pouzzoles, Italie du Sud. Application à l’étude des processus hydrothermaux." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU035/document.

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Abstract:

Les Champs Phlégréens, situés dans la métropole napolitaine (Italie du sud), forment l’une des plus grandes structures volcaniques au monde. Depuis 1950, ce complexe volcanique manifeste un regain d’activité, qui s’est amplifié au cours de la dernière décennie. Cette accélération s’exprime au travers d’une intensification de la sismicité, de la déformation du sol ainsi qu’une extension de la zone de dégazage. L’ensemble des récentes études s’accorde à dire que le système s’achemine actuellement vers un point critique, sans toutefois pouvoir préciser quand et où pourrait avoir lieu une éventuelle éruption. Cette difficulté à prédire l’état réel du système est principalement associée à la présence d’un système hydrothermal relativement développé. Aux Champs Phlégréens, il est en effet difficile de déconvoluer les signaux provenant du forçage magmatique de ceux résultant de la réponse hydrothermale. L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer les connaissances actuelles du système hydrothermal superficiel du volcan de la Solfatara, lieu où se concentre actuellement la reprise d’activité. Pour cela, une approche multidisciplinaire a été menée en deux phases : l’imagerie géophysique du volcan puis la modélisation de son système hydrothermal.La tomographie haute-résolution de résistivité électrique 3-D du cratère a permis de reconnaître les principales formations géologiques et leurs connexions avec les structures et écoulements hydrothermaux. L’interprétation du modèle de résistivité électrique a été réalisée grâce à un ensemble de mesures superficielles complémentaires : flux de CO2, température, potentiel spontané, capacité d’échange cationique et pH du sol. Deux panaches à dominante liquide ont été identifiés : la mare de boue de la Fangaia et la fumerole de Pisciarelli. À la Fangaia, une étude conjointe des modèles de résistivité électrique et de vitesses du sous-sol (obtenues par l’INGV) établit la présence de forts gradients, à la frontière entre panache hydrothermal et zone de dégazage diffus. Au niveau du principal secteur fumerolien, le modèle de résistivité électrique et la localisation des sources acoustiques révèlent clairement l’anatomie d’une zone fumerolienne. Deux conduits séparés, saturés en gaz, alimentent les fumeroles de Bocca Grande et de Bocca Nuova, depuis un même réservoir de gaz situé à ~50 mètres de profondeur. L’intense dégazage diffus produit à proximité de ces fumeroles occasionne la condensation de vapeur. Le modèle de résistivité électrique met en évidence la circulation souterraine de cet important volume d’eau, canalisée à l’intérieur d’une zone fracturée.En utilisant l’ensemble de ces informations structurelles, un modèle thermodynamique des écoulements multiphasiques de la principale zone fumerolienne a été réalisé. Ce modèle reproduit fidèlement les observables des fumeroles : température, flux et rapport CO2/H2O. Il valide l’imagerie géophysique et confirme l’interaction entre la circulation d’eau de condensation et l’un des conduits fumeroliens. Ainsi, cette simulation explique, pour la première fois par un effet d’interaction superficiel, les différentes signatures géochimiques des deux fumeroles : Bocca Nuova et Bocca Grande. L’approche multidisciplinaire, employée dans cette thèse, constitue une nouvelle étape vers une meilleure connaissance des interactions hydrothermales. Celles-ci doivent être prise en compte dans l’objectif de réaliser des modélisations dynamiques précises permettant d’appréhender in fine l’état réel du système volcanique
The Campi Flegrei caldera is located in the metropolitan area of Naples (Italy), and it is one of the largest volcanic systems on Earth. Since 1950, this volcanic complex shows significant unrest, which accelerated over the last decade with a rise in the seismic activity, ground deformation, and the extent of the degassing area. Recent studies indicate that the volcanic system is potentially moving toward a critical state, although their authors remain unable to point out when and where a possible eruption could take place. The difficulty of predicting the real volcanic state is here mainly related to the hydrothermal system. Indeed, at the Campi Flegrei, it is difficult to separate the magmatic input signal from the hydrothermal response. Hence, the aim of this thesis is to improve our knowledge on the shallow hydrothermal system of the Solfatara volcano, where most of the renewal activity takes place. A multidisciplinary approach has been performed in two steps: first a geophysical imagery of the volcano and second the modeling of its hydrothermal system.The 3-D electrical resistivity tomography of the crater allows to recognize the main geological units, and their connection with hydrothermal fluid flow features. The interpretation of the resistivity model has been realized thanks to numerous soil complementary measurements: CO2 flux, temperature, self-potential, Cation Exchange Capacity and pH. We identify two liquid-dominated plumes: the Fangaia mud pool and the Pisciarelli fumarole. In the Fangaia area, the comparison between electrical resistivity and velocity models reveals strong gradients related to a sharp transition at the border between the hydrothermal plume and the high diffuse degassing region. Combining electrical resistivity model with hydrothermal tremor sources localization reveal the anatomy of the main fumarolic area. Two separated conduits, gas-saturated, feed the two fumaroles Bocca Grande and Bocca Nuova. These conduits originate from the same gas reservoir located 60 m below the surface. The intense degassing activity, produced in the vicinity of fumaroles, creates large amounts of vapor condensation. The resistivity model reveals this condensate circulation, within a fractured area.All these results are incorporated into a multiphase flow model of the main fumarolic area. The simulation accurately reproduces the fumaroles observables: temperature, flux and CO2/H2O ratio. The model validates the geophysical imagery and confirms the interaction between Bocca Nuova fumarolic conduit and the condensate flow. Hence, this simulation explains for the first time the distinct geochemical signature of the two fumaroles due to a shallow water-interaction. The multidisciplinary approach performed in this thesis constitutes a new step toward a better understanding of hydrothermal interactions. Those phenomena have to be taken into account in order to perform dynamic modelling, and thus apprehend the real state of the volcanic system

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Samyn, Kévin. "Imagerie de subsurface à partir d'une approche géophysique multi-méthode basée sur l'inversion coopérative 2 D : Nouvelle formulation théorique et applications numériques et expérimentales sur des données électriques et sismiques." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066612/document.

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Abstract:

Pour mieux comprendre les résultats géophysiques en termes de géologie, il est important d’utiliser différents types de données acquises par plusieurs méthodes. Une seule méthode géophysique n’a pas nécessairement la résolution suffisante pour expliquer la géologie. Avec une seule méthode, il peut être difficile de donner un sens géologique aux anomalies observées dans les modèles. L’inversion coopérative, en revanche, est une approche permettant de combiner des données de différentes natures. L’inversion conjointe peut être réalisée de deux façons : structurale ou petrophysique. On peut subdiviser les inversions conjointes en deux groupes : l’inversion conjointe de méthodes sensibles au même paramètre physique, et l’inversion coopérative de méthodes sensibles aux paramètres de natures différentes, comme l’électrique et la sismique. Dans ce travail de thèse, on propose de combiner une inversion coopérative par zonation et une méthode Gauss-Newton de minimisation de la fonction coût. L’inversion coopérative par zonation consiste à utiliser séquentiellement une approche de classification non-hiérarchique fuzzy c-means (FCM) et un algorithme d’inversion séparée. Dans un processus itératif, l’algorithme de classification non-hiérarchique est appliqué sur les résultats obtenus par inversion séparée pour générer des modèles composés de plusieurs zones homogènes représentant chacune une certaine lithologie du milieu investigué. Les modèles ainsi construits sont ensuite utilisés comme modèles a priori dans l’expression du terme de covariance a priori sur l’espace des modèles dans une nouvelle étape d’inversion séparée. La solution obtenue par une telle approche peut être biaisé vers le modèle a priori qui est fonction du nombre de classes dans l’algorithme de classification non-hiérarchique. Pour résoudre ce problème, nous proposons l’utilisation d’un paramètre de régularisation choisi par une méthode dérivée de la méthode L-curve qui permet de pondérer l’impact du modèle a priori sur la solution dans le cas où la géologie ne se prête pas à une segmentation des modèles et de réduire l’effet du biais que pourrait introduire un mauvais a priori. Le choix du nombre de classes pour la construction du modèle a priori est ainsi également rendu moins crucial. La méthodologie développée durant cette thèse est testée et validée sur deux modèles synthétiques. Une application est réalisée sur des données réelles acquises dans le cadre d’un projet de recherche de l’agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) pour la caractérisation d’un site d’intérêt. Au vu des résultats de cette application, l’utilisation d’une approche coopérative pour l’inversion des données électrique et sismique permet l’obtention d’un modèle géologique (structure et propriétés) plus robuste et cohérent avec toutes les données. Les variations de paramètres en profondeur sont définies de manière plus précise avec cette approche
Understanding geology from geophysical investigation is better when information is obtained from different kinds of data. A single method may not have sufficient resolution to provide the expected information. Joint inversion is a step forward to quantitatively combine data of different nature. Joint inversion may be considered in two different ways, petrophysical or structural. We may subdivide a joint inversion into two categories, joint inversion of data function of the same physical parameter, and cooperative inversion of data of different nature such as electrical and seismic data. In this work, we propose to combine a zonal cooperative inversion scheme with a Gauss-Newton method for minimizing the cost function. The basic idea of zonal cooperative inversion is to use cooperatively fuzzy c-means (FCM) classe analysis and separate inversion algorithm. For each iteration classe analysis of separate inversion results is used to construct models composed by several classes that contain the parameter characteristics of dominant subsurface structures. These constructed models are then used in the expression of the model space a priori covariance term in a new stage of separate inversion. The resulting models are then possibly biased to a priori models which depend on the number of classes. To overcome this problem, we formulate the inverse problem using a regularization parameter selected by an adapted L-curve method to weigh the impact of the a priori model on the solution when geology cannot be described by segmented models. The advantage of such a formulation is to avoid undesirable bias towards the starting model and leads to significantly improved spatial resolution for consistent prior information. Hence, the choice of the number of classe to create the a priori model is although less important. The developed methodology is tested and validated on two synthetic models. An experimental application is performed on real data acquired as part of a research survey of the National Agency for Radioactive Waste Management (Andra) for the characterization of a site of interest. Given the results of this application, the use of a cooperative approach for the inversion of electrical and seismic data allows the reconstruction of a more robust geological model, consistent with all the data. The variations of the parameters with depth are more precisely described using this approach

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Mary, Benjamin. "Développement de l'imagerie des systèmes racinaires dans les ouvrages hydrauliques en remblai par tomographie électrique et acoustique." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4386/document.

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Abstract:

La végétation arborée sur les digues ou les barrages en remblai est un facteur de fragilité pouvant favoriser l'apparition de mécanismes de détérioration par érosion. Définir la structure géométrique des systèmes racinaires ainsi que la nature des sols dans lesquels ils croissent, à partir de méthodes géophysiques non destructives, est nécessaire afin d'appréhender les conséquences de leur développement sur la sécurité d'un ouvrage hydraulique. Des expériences en laboratoire ont d'abord permis de déterminer les propriétés acoustiques et électriques intrinsèques d'échantillons racinaires menant à l'identification de signatures indispensables à la discrimination de l'anomalie liée à la racine sur le terrain. Le montage de supports expérimentaux adaptés nous a conduits à progressivement étudier des paramètres d'influences en conditions contrôlées. Des essais en conditions semi-contrôlées sur un dispositif d'arbres plantés dans un sol homogène ont permis d'évaluer la pertinence des différentes méthodologies d'acquisition, tels que l'utilisation de la polarisation provoquée en tomographie de résistivité complexe ou encore la géométrie des capteurs pour la tomographie acoustique. Des traitements innovants tels que l'analyse en ondelettes sont associés afin d'exploiter la richesse des enregistrements. Les résultats obtenus ont été validés par le relevé des positions réelles des racines. Enfin, des campagnes d'auscultation sur un ouvrage réel ont été réalisées et ont permis de mettre en évidence une variabilité spatiale du corps de digue associée à la présence d'arbres. Une méthodologie adaptée au diagnostic géophysique de la végétation sur les ouvrages a été mise en place
Woody vegetation from earth dikes or dams is a fragility factor which can promote mechanisms of degradation such as erosion. An accurate assessment of root system structure, from geophysical non-destructive methods, of root position into the embankment (depth, extension), and a good knowledge of soil conditions are critical in order to anticipate the consequences of vegetation development for the hydraulic structure’s safety. Laboratory experiments allowed determining intrinsic acoustical and electrical root properties leading to identify relevant signatures and discriminate anomalies related to roots in the field. The establishment of adapted experimental devices led us progressively to assess different parameters (roots mass, water content. . . ) under controlled conditions. Experiments in semi-controlled conditions with trees planted into a homogenous soil, were conducted to assess the relevance of different methodologies, such as the use of temporal induced polarization in complex resistivity tomography or the geometry of sensors for acoustical tomography. Innovative data processing such as wavelet analysis were used to valorize the rich database. The results were validated by the determination of actual root position.Finally, field investigations into an embankment have been performed to highlight a spatial variability of dike structures associated with trees presence. A methodology adapted to the geophysical diagnostic of vegetation roots in embankments was developed

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Vecchiola, Aymeric. "Développement d’une imagerie de résistance électrique locale par AFM à pointe conductrice en mode contact intermittent." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112058/document.

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Abstract:

Le microscope à force atomique (AFM) permet de caractériser avec une excellente résolution spatiale les surfaces d’échantillons de différentes natures et peut être mis en œuvre dans des milieux variés. Cette versatilité a favorisé le développement d’un grand nombre de techniques dérivées, destinées à investiguer diverses propriétés physiques locales. Le LGEP a ainsi réalisé un module, le Résiscope, capable de mesurer la résistance électrique locale à la surface d’un échantillon polarisé en continu, sur une gamme de 11 décades. Mise au point en mode contact, où la pointe exerce en permanence une force sur l’échantillon, cette technique fonctionne très bien sur des matériaux durs, mais trouve ses limites sur des échantillons mous ou fragiles puisque dans certaines conditions, la pointe peut altérer leur surface. Pour de tels échantillons, un mode contact intermittent, dans lequel la pointe vient à intervalles réguliers toucher très brièvement la surface, est plus approprié, mais complique la réalisation des mesures électriques. Le but de la thèse consistait à lever cette difficulté en modifiant le Résiscope pour pouvoir l’associer au « Pulsed Force Mode », mode intermittent où la pointe oscille à une fréquence de 100Hz à 2000Hz.Différentes évolutions matérielles et logicielles ont été apportées pour permettre le suivi temporel détaillé du signal de résistance électrique à chaque établissement/rupture de contact (indispensable pour passer en revue les phénomènes liés à l’intermittence), de même que pour pouvoir travailler à des vitesses de balayage acceptables. Pour l’imagerie, les meilleurs contrastes ont été obtenus grâce à une électronique de synchronisation et de traitement prenant en compte les valeurs de résistance électrique à des moments bien précis. Pour tester ce nouveau système, nous avons dans un premier temps comparé les courbes de résistance et de déflexion que nous obtenons par ce mode avec celles considérées classiquement dans le mode approche-retrait. Nous avons ensuite étudié l’influence des principaux paramètres (fréquence et amplitude d’oscillation, force d’appui, type de pointe, etc.) sur les mesures topographiques et électriques, en utilisant le HOPG comme matériau de référence. Ces essais ont notamment permis de mettre en évidence un retard quasi systématique du signal électrique par rapport au signal de déflexion (autre que le temps de mesure propre au Résiscope), dont nous n’avons pu élucider l’origine. Une fois ces connaissances acquises, nous avons étudié deux types d’échantillons organiques, l’un à caractère académique – des monocouches auto-assemblées d’alcanethiols (SAMs), l’autre à finalité plus applicative – des couches minces formées d’un réseau interpénétré de deux constituants (P3HT:PCBM) destinées aux cellules photovoltaïques. Dans les deux cas nous avons montré la pertinence de l’outil Résiscope en mode intermittent pour obtenir des informations qualitatives et quantitatives. Parallèlement à ces travaux sur matériaux fragiles, nous avons mené une étude annexe sur un phénomène de croissance de matière à caractère isolant constaté dans des conditions particulières sur différents matériaux durs, qui a été interprété comme la formation de polymère de friction sous l’effet des nano-glissements répétés associés à la déflexion du levier.Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d’une convention CIFRE avec la société Concept Scientifique Instruments, adossée au projet ANR « MELAMIN » (P2N 2011)
The atomic force microscope (AFM) allows to characterize with excellent spatial resolution samples of different types of surfaces and can be implemented in various environments. This versatility has encouraged the development of a large number of derivative technics, intended to investigate various local physical properties. The LGEP thus achieved a module, the Résiscope, capable of measuring the local electrical resistance on the surface of a sample polarized continuously, on a range of 11 decades. Developed in contact mode, where the tip continuously exerts a force on the sample, this technic works well on hard materials, but finds its limits on soft or fragile samples since under certain conditions, the tip can alter the surface. For such samples, an intermittent contact mode, in which the tip comes at regular intervals touch very briefly the surface, is more appropriate, but complicates the achievement of electrical measurements. The aim of this thesis was to overcome this difficulty by changing the Résiscope to be able to join the "Pulsed Force Mode", intermittent mode where the tip oscillates at a frequency of 100Hz to 2000Hz. Different hardware and software changes have been made to permit the detailed temporal monitoring of the electrical resistance signal to each make / break contact (necessary to review the phenomena related to intermittency), as well as to be able to work in acceptable scan speeds. For imaging, the best contrasts were obtained through an electronic timing and treatment taking into account the electrical resistance values at specific times.To test this new system, we have initially compared resistance and deflection curves we get by this mode with those considered classically in the force-distance curves mode. We then investigated the influence of main parameters (frequency and amplitude of oscillation, setpoint, coating of the tips, etc.) on the topographical and electrical measurements, using the HOPG as reference material. These tests resulted to highlight a nearly systematic delay of the electrical signal relative to the deflection signal (other than the Resiscope measure time), which we were not able to elucidate the origin. Once these knowledge acquired, we studied two types of organic samples, one in academic nature - Self-Assembled Monolayers of alkanethiols (SAMs), the other more applicative purpose – formed of thin layers of an interpenetrating network of two components (P3HT:PCBM) for photovoltaic cells. In both cases we have shown the relevance of the Resiscope tool in intermittent mode to obtain qualitative and quantitative information. In addition to these work on fragile materials, we conducted an annex study on a phenomenon of growth material of insulating nature found in special conditions on various hard materials, which has been interpreted as the friction polymer formation as a result of repeatedly nano-sliding associated with the deflection of the cantilever. These investigations were conducted under a CIFRE agreement with the Concept Scientific Instruments company, backed by the ANR MELAMIN» (P2N 2011) project

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Vernet, Kinson. "Imagerie densitométrique 3D des volcans par muographie." Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2022. http://www.theses.fr/2022UCFAC112.

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Abstract:

La muographie est une technique d’imagerie en physique des particules où les muons atmosphériques traversant une cible sont utilisés pour déterminer des informations de l’intérieur de la cible : distribution de la densité ou composition chimique via le numéro atomique. En fonction de l’énergie des muons et de la quantité de matière à traverser, il y en a qui vont survivre et d’autres qui vont être arrêtés par la cible. Et, la diffusion des muons dépend, en première approximation, de leur impulsion et du numéro atomique moyen le long de leur parcours de vol. La muographie propose, à partir de la mesure de la transmission et/ou de la diffusion des muons à travers la cible, de fournir des informations sur son intérieur.Il existe actuellement deux types de muographie : la muographie par transmission où le flux transmis des muons à travers la cible est mesuré pour inférer la distribution de densité de la cible et la muographie par diffusion où la diffusion des muons à travers la cible est utilisée pour déterminer la distribution du numéro atomique de la cible. Cette thèse traite de la muographie par transmission pour radiographier les volcans.Dans le cas de la muographie par transmission, un télescope à muons est utilisé pour mesurer le flux transmis des muons atmosphériques à travers la cible. Ce flux est, en première approximation, une fonction bijective de la quantité de matière rencontrée par les muons. L’idée est d’inverser le nombre de muons mesurés en une estimation de la densité de la cible.Il existe d’autres méthodes d’imagerie en géophysique permettant de reconstruire la densité d’une cible. C’est le cas, par exemple, de la gravimétrie et de l’imagerie par sismicité. Ces méthodes dites conventionnelles présentent des faiblesses. Pour ces méthodes, le problème d’inversion est soit mal posé, c’est-à-dire il n’existe pas de solution unique ou la solution présente de grandes variations pour de petites variations des paramètres dont elle dépend. Un ensemble de contraintes supplémentaires sont alors ajoutées pour enlever la non-unicité.En muographie par contre, le problème d’inversion est bien posé et la solution est unique. Les méthodes conventionnelles en géophysique ne permettent pas, à elles seules, de déterminer la densité de la cible. Jointes avec la muographie, elles présentent de gros potentiel, soit en fournissant d’autres informations sur la roche et/ou sur la nature de l’eau, soit en améliorant la précision sur la reconstruction de la densité de la cible.Plusieurs expériences utilisent l’approximation CSDA (Continuous Slowing Down Approximation) pour estimer la probabilité de survie des muons à travers une cible. Le fait d’utiliser cette approximation, donc de négliger le caractère stochastique de l’interaction des muons avec la matière, sous-estime la probabilité de survie des muons et par conséquent induit des effets systématiques sur la reconstruction de la densité. Dans les kilomètres de roche standard l’effet est de 3% - 8% en fonction de la modélisation de l’interaction des muons de hautes énergies avec la matière. En outre, une mauvaise estimation du bruit de fond des muons de basse impulsion qui affectent la mesure du signal résulte en une sous-estimation de la densité de la cible par rapport à la gravimétrie. Cela vient probablement de l’utilisation de l’approximation analytique pour simuler la propagation des muons à travers la cible et de la difficulté de rejeter dans la mesure ceux de basse impulsion. Pour ces raisons, dans l’expérience MIM (Muon IMaging) (où cette thèse a été réalisée), nous utilisons un traitement Monte Carlo pour simuler le transport des muons à travers la cible. Dans ce cas, nous pouvons estimer précisément l’effet de ces muons de basse impulsion sur la reconstruction de la densité. (...)
Muography is an imaging technique in particle physics where atmospheric muons passing through a target are used to determine information about the interior of the target : density distribution or chemical composition via the atomic number. Depending on the energy of the muons and the amount of matter they have to cross, some of them will survive and others will be stopped by the target. And, the diffusion of the muons depends, to a first approximation, on their momentum and the average atomic number along their flight path. Muography proposes, from the measurement of the transmission and/or diffusion of muons through a target, to provide information about its interior.There are currently two types of muography : transmission muography, where the transmitted flux of muons through the target is measured to infer the density distribution of that target, and diffusion muography, where the diffusion of muons through the target is used to determine the distribution of the atomic number of the target. This thesis discusses transmission muography in order to radiography volcanoes.In the case of transmission muography, a muon telescope is used to measure the transmitted flux of atmospheric muons through the target. This flux is, to a first approximation, a bijective function of the amount of matter encountered by the muons. The idea is to invert the measured number of muons into a density estimation of the target.There are other imaging methods in geophysics that can be used to reconstruct the density of a target. This is the case, for example, of gravimetry and seismic imaging. These so-called conventional methods have weaknesses. For these methods, the inversion problem is either ill-posed, i.e. there is no unique solution, or the solution presents large variations for small variations of the parameters on which it depends. A set of additional constraints are then added to remove the non-uniqueness.In muography however, the inversion problem is well posed and the solution is unique. Conventional geophysical methods alone cannot determine the density of a target. Combined with muography, they have great potential, either by providing other information on the rock and/or on the nature of the water, or by improving the accuracy of the target density reconstruction.Several experiments use the CSDA (Continuous Slowing Down Approximation) approximation to estimate the survival probability of muons through a target. Using this approximation, thus neglecting the stochastic character of the interaction of muons with matter, underestimates the muon survival probability and therefore induces systematic effects on the density reconstruction. In standard rock kilometers the effect is 3% - 8% depending on the modeling of the interaction of high energy muons with matter. In addition, a bad estimation of the background of the low momentum muons affecting the measurement of the signal results in an underestimation of the density of the target with respect to the gravimetry. This probably comes from the use of the analytical approximation to simulate the propagation of the muons through the target and the difficulty of rejecting in the measurement those with low momentum. For these reasons, in the Muon IMaging (MIM) experiment (where this thesis was conducted), we use a Monte Carlo treatment to simulate the muon transport through the target. In this case, we can accurately estimate the effet of these low momentum muons on the density reconstruction. One of the techniques used in our experiment, to make the low momentum muons scatter so that they can be statistically rejected, is to insert a thickness of lead between the telescope detection planes. (...)

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Cacucci, Arnaud. "Croissance de multicouches périodiques métal/oxyde : relation structure / comportement électrique dans les systèmes à base de titane et de tungstène." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS003/document.

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Abstract:

Les multicouches périodiques ont trouvé de nombreuses applications dans les domaines de l’optique, de la mécanique ou encore de l’électronique. Néanmoins, peu d’études se concentrent sur les réponses électriques des structures métal/oxyde périodiques vis-à-vis de la température. L’intérêt de ces travaux s’est porté sur la caractérisation des systèmes produits et l’étude de leurs propriétés électriques en température. Dans les systèmes TiO/Ti/TiO/TiO2 et WO/W/WO/WO3 respectivement à base de titane et de tungstène élaborés par le procédé de gaz réactif pulsé, des modèles de structures sont établis grâce à la microscopie électronique en transmission pour des épaisseurs de sous-couches comprises entre 1,3 et 50,8 nm. Puis, cette étude met en lumière une modification des comportements électriques classiques des matériaux en température, ainsi que l’existence d’une relation empirique entre la variation de résistivité électrique et les structures multicouches périodiques métal/oxyde. Cette relation montre que la résistivité de ces structures multicouches métal/oxyde peut donc être prévue grâce à la corrélation entre les conditions opératoires et les structure produites. Une fois les limites de cette relation établies, ce manuscrit propose une ouverture vers une nouvelle nanostructuration périodique. Elle combine la technique de dépôt sous incidence oblique et la technique de gaz réactif pulsé afin de produire les premiers films composés de colonnes inclinées et d’alternances périodiques métal/oxyde
Periodic multilayers have found many applications in the fields of optics, mechanics or electronics. However, few studies focus on the electrical responses of the metal/oxide periodic structures versus temperature. The interest of this work was focused on the characterization of the multilayers and their electrical properties versus temperature. In TiO/Ti/TiO/TiO2 and WO/W/WO/WO3 systems produced by the reactive gas pulsing process, sample structures were established by transmission electron microscopy for sublayers thicknesses between 1.3 and 50.8 nm. Then, this study highlights a modification of conventional electrical behavior versus temperature. An empirical relationship was established between the electrical resistivity variation and the metal/oxide periodic multilayer structures. The correlation between the operating conditions and the produced structure allows predicting the resistivity of these metal/oxide multilayer structures. Finally, this manuscript paves the way to a new periodic nanostructuration with the combined use of glancing angle deposition and gas reactive pulsing process to produce the first films composed by inclined columns and periodic metal/oxide alternations

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Toquet, Fabien. "Study of the combined roles of the Silica/Oil/UHMWPE formulation and process parameters on morphological and electrical properties of battery Separators." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1014/document.

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Abstract:

Ce travail s'est concentré sur la compréhension de l'influence de la formulation et plus spécifiquement de la silice précipitée sur la résistivité électrique de séparateurs en polyéthylène destinés à des batteries au plomb. Les séparateurs de batteries en polyéthylène sont composés de silice précipitée, de polyéthylène ultra haute masse molaire (UHMWPE) et d'huile organique. La première partie de ce travail a été d'élaborer à l'échelle du laboratoire, des membranes modèles en polyéthylène. La seconde a été de comprendre l'influence de certains facteurs sur les propriétés structurales et physicochimiques des membranes. Ces facteurs sont principalement la quantité d'huile, la quantité et le grade de silice précipitée, les conditions de température lors de la cristallisation de la membrane et le mode de mise en œuvre utilisé. Les influences des quantités d'huile et de silice sur la cristallisation du polyéthylène sont méticuleusement étudiées, montrant que l'huile aide à augmenter la cristallinité finale de l'UHMWPE et que la silice joue un rôle de réservoir d'huile. Il a également été mis en évidence que la quantité ainsi que le grade de silice influencent la quantité de porosité de la membrane mouillable par l'électrolyte. La présence de silice en surface des pores est responsable de la mouillabilité de la membrane. Un paramètre empirique a donc été proposé dans le but de pouvoir quantifier l'efficacité de l'état de dispersion/distribution de la silice précipitée dans la membrane. Pour terminer, pour une formulation et un même mode de mise en œuvre, il est possible de discriminer l'efficacité des grades de silice précipitée pour l'application séparateur de batterie
This work is devoted to understand the effect of the formulation and more specifically of the precipitated silica on the resistivity of the PE-separators. The PE-separators are designed for the lead-acid batteries. PE-separators are composed of precipitated silica, ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMW-PE) and organic oil. The first part of this work was to elaborate PE-separator models at a laboratory scale. Then, the factors impacting the structural and physico-chemicals properties of PE-separators were investigated. These factors are mainly the amounts of oil, precipitated silica, the grade of the precipitated silica, the temperature conditions of crystallization and the device used to elaborate the membrane. The influence of the amounts of oil and precipitated silica on the crystallization of the polyethylene wasthoroughly described showing that the oil helps to increase the final crystallinity of UHMWPE and that the silica plays a role of oil reservoir. Moreover, it was shown that the amount and the grade of precipitated silica have an influence on the wettable part of the porosity of the PE-separators. The coating of the pores by the precipitated silica is responsible of the wettability of the membranes by the electrolyte. Thus, an empirical parameter has been proposed in order to quantify the efficiency of the dispersion and distribution of the precipitated silica in the membrane. The more the membranes are wettable by the electrolyte the more the resistivity of the membranes is decreased. To finish, for a same amount of components and a same method of processing, it is possible to discriminate the efficiency of each grade of precipitated silica for the battery separator application

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Nodot, Émilie. "Détection et caractérisation d'objets anthropiques par méthodes géophysiques et en particulier par méthode magnétique." Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAH019.

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Abstract:

Les trois dernières guerres ont laissé dans le sous-sol français des millions de tonnes de munitions non explosées (en anglais, unexploded ordnance ou UXO) qui constituent un risque pour l'homme et l'environnement. La géophysique et particulièrement les méthodes magnétiques offrent des solutions pour localiser et caractériser ces objets qui sont le plus souvent aimantés. Mon travail de thèse consiste d'abord à réaliser une synthèse bibliographique des méthodes de recherche d'UXO en détaillant en particulier la méthode magnétique. Le dispositif de cartographie magnétique multi-capteur conçu par I'EOST et utilisé pour la recherche d'UXO subit un certain nombre de défauts. Ainsi (i) la fabrication d'un nouveau numériseur, (ii) l'acquisition d'un nouveau système de géolocalisation plus complet et (iii) l'utilisation d'un capteur supplémentaire afin de corriger les variations temporelles du champ permettent d'améliorer la qualité de nos cartographies. De même la mesure à différentes altitudes nous permet de gérer au mieux le temps imparti et le niveau de détail que l'on souhaite obtenir. Selon l'approximation habituellement employée en méthodes potentielles, l'anomalie du champ magnétique est négligeable par rapport au champ magnétique régional. En parallèle du travail de terrain décrit précédemment, une étude plus poussée du dipôle m'a permis d'évaluer que cette approximation entraîne une erreur non négligeable pouvant atteindre 16% de l'anomalie. Cette différence se ressent aussi sur les résultats obtenus par inversion. J'ai pu de plus développer un algorithme utilisant la méthode d'Euler et réévaluer la méthode que l'on utilisait déjà auparavant, basée sur le signal analytique. Après comparaison des différentes méthodes d'inversion, cette dernière semble le mieux contraindre la cible
Last three wars have left millions of tons of unexploded ordnance (UXO) in French subsoil. They put the population and the environment at risk. Geophysics and particularly the magnetic methods present some solutions to characterise and locate those generally magnetised objects. The multi-sensor magnetic cartography device designed at EOST has some faults. Consequently, (i) the production of a new digitizer, (ii) the acquisition of a new geo-spatial positioning system and (iii) the use of an extra sensor to correct the time-related variations of the magnetic field allow us to improve our cartography quality. Likewise, multi-altitude measurement allow us to optimise the time in relation to the wanted cartography definition. According to the approximation generally used in magnetism theory, the anomaly is insignificant compared to the regional magnetic field. At the same time as my previously described field work, a thorough study of the dipole theory, allowed me to evaluate that this approximation results in a non-negligible mistake reaching 16% of the anomaly. The inversion results are sensible to this mistake. Moreover, l've developed an algorithm based on Euler deconvolution and l've re-evaluated the method already used which is based on analytic signal. After I compared some of the inversion methods, the one based on the analytic signal seems to ascertain the better the object characteristics

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Hoareau, Johan. "Utilisation d'une approche couplée hydrogéophysique pour l'étude des aquifères : application aux contextes de socle et côtier sableux." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10301.

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La pertinence du plan de gestion d’un aquifère dépend de la connaissance que l’on a de ce milieu, et donc des informations utilisées pour le caractériser. Cette caractérisation est classiquement réalisée à partir d’études géologiques, piézométriques et de pompages d’essai. Ces études présentent toutefois certaines limitations, qui peuvent néanmoins être réduites par l’utilisation de méthodes complémentaires comme les méthodes géophysiques. L’objectif de cette thèse est de quantifier l’amélioration apportée par les informations géophysiques dans la caractérisation hydrogéologique des aquifères. Deux contextes géologiques sont sélectionnés pour les difficultés qu’ils posent à la caractérisation hydrogéologique, et l’importance des questions sociétales qui s’y posent : les aquifères de socle cristallin et les lentilles d’eau douce des cordons sableux côtiers. Les résultats de l’étude numérique et sa validation sur deux sites expérimentaux en Inde montrent que les informations complémentaires apportées par la tomographie de résistivité électrique et la méthode de sondage par résonance magnétique des protons (RMP) permettent de préciser l’interprétation de pompages d’essai en contexte de socle. L’incertitude sur la transmissivité est réduite en moyenne de 39 % et celle sur le coefficient d’emmagasinement de34 %. Cette approche hydrogéophysique permet ainsi de mieux décrire le milieu souterrain, et de proposer des modèles conceptuels plus complets. En milieu côtier sableux dans le Sud de l’Inde, l’utilisation combinée d’observations piézométriques, de la loi d’Archie et des méthodes de sondage lectromagnétiques en domaine temporel (TDEM) et RMP permet de quantifier un volume d’eau douce disponible de 510 litres en moyenne par mètre carré de surface au sol avant la mousson dans la partie inhabitée (contre 420 L/m2 dans la partie habitée), et 670 L/m2 après la mousson (contre 450 L/m2 dans la partie habitée). Ces volumes auraient été surestimés de 23 % si une approche plusclassique avait été utilisée. Le suivi temporel des mesures géophysiques permet également d’estimer la recharge nette de l’année hydrologique 2008 à 142 mm sur ce cordon (pour 2030 mm de précipitations). De plus, ce cordon sableux présente un champ géomagnétique hétérogène, qui ne permet pas la réalisation de mesures de signaux de Free induction decay, (FID) classiquement enregistrés en sondage RMP. Une nouvelle procédure de mesure et d’interprétation basée sur des signaux d’écho de spin a donc été testée et validée expérimentalement. La caractérisation du milieu avec ce nouveau protocole permet de préciser la teneur en eau du milieu, sous-estimée de 29 % par le protocole FID. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives dans la recherche d’une relation quantifiée entre la teneur en eau RMP et les différentes porosités hydrogéologiques
The pertinence of any aquifer management plan relies o nthe knowledge of this system, and therefore on the information used to chearacterize it. The aim of this thesis is to quantify the improvement of this characterization when geophysical methods are used complementary to hydrogeological techniques. Two hydrogeological contexts have been selected for the study, as their characterization is often difficult while they gather important populations : cristalline hard rock aquifers, and the freshwater lens of sandy coastal aquifers. The results of a numerical study and its validation on two study site located in India reveal that the information brought by electrical resistivity tomography (ERT) and magnetic resonance soundings (MRS) enable to precise the interpretation of pumping tests in hard rock areas. The uncertainly on transmissivity is reduced by an average of 39 % and by an average of 34 % for storativity. In a sandy coastal area, the combined use of water level measurements, Archie's law, time domain electromagnetism (TDEM) and MRS soundings enable to quantify the available freshwater volume. This volume would have been overstimated by 23 % with a more classical approach. Time lapse geophysics also enable to quantify the net recharge of the aquifer for 2008, as 142 mm (for a total rainfall of 2030 mm). As the site present an important geomagnetic field heterogeneity, a new protocol for the acquisition and the interpretation of MRS data has been tested and validated. It is based on the measurements of spin echo signals. It enables to constrain the estimation of water content on this site, which under-estimate by 29 % by the classicla protocol

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Bourhane, Anli. "Méthodes d'investigation de l'intrusion marine dans les aquifères volcaniques (La Réunion et La Grande Comore)." Thesis, La Réunion, 2014. http://www.theses.fr/2014LARE0028/document.

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En contexte insulaire volcanique, les aquifères du domaine côtier présentent de très fortes hétérogénéités liées à leur structure, à la disparité de leurs recharges et à l'influence des conditions en aval. Les travaux envisagés ici consistent à élaborer une méthodologie adaptée à différentes configurations hydrogéologiques dans l'optique de mieux imager et comprendre l'évolution du biseau salé. L'acquisition des données est effectuée sur différents sites présentant des configurations hydrogéologiques variées sur le plan de la recharge, de la structure de l'aquifère et de la géomorphologie de la limite en aval. Un réseau d'observation est mis en place sur la côte ouest de l'île de La Réunion, dans la zone littorale allant de L'Ermitage à Saint-Leu. Cette zone est particulièrement intéressante dans le sens où elle présente les types de limites en aval les plus communes aux îles volcaniques à savoir, des côtes rocheuses, des plaines d'arrière-récif et des plaines d'accumulation fluviomarine. Sur La Réunion et la Grande Comore, le milieu volcanique est investigué au moyen de méthodes géophysiques et par une analyse de séries temporelles hydrogéologiques. Les outils géophysiques employés confirment la présence d’un milieu souterrain hétérogène, avec la présence sporadique de chenaux d'écoulement souterrain préférentiel susceptibles de contrôler la dynamique des intrusions marines. Les simulations numériques effectuées par la suite corroborent ces observations. L'analyse des signaux enregistrés indique une forte influence des forçages hydro-climatiques externes sur les nappes côtières. Elle permet aussi de distinguer deux familles de comportement selon le contexte géologique des ouvrages instrumentés. Les résultats de ces travaux mettent en avant une méthodologie de gestion des nappes côtières adaptée au milieu volcanique. Ils contribuent également à l'orientation des programmes de prospection de la ressource en eau souterraine dans ces contextes très complexes
In volcanic islands context, the aquifers of coastal areas have very strong heterogeneities related to their structure, the disparity of their recharge and the influence of the downstream boundaries (rocky coasts, detritic cones...). The works considered here consist to develop a methodology adapted to different hydrogeological configurations in the aim to better understanding the development of saltwater intrusions. Time series recording and geophysical investigations are carried out on various sites, with different hydrogeological conditions, on the west coast of Reunion Island and throughout Grande Comore Island. The groundwater observatory tested in the pilot study area of Reunion was exported to three others experimental sites situated in Grande Comore Island (Indian Ocean). The geophysical investigations reveal a very important lateral heterogeneity along the shoreline due to the existence of 3D volcanic structures such as palaeovalleys filled by recent lava flows. In coastal areas, these structures exert an important role towards the marine intrusion dynamics, like it was confirmed by numerical simulations. Time series recording has allowed the hydrodynamic characterisation of the coastal groundwater and has enhanced the understanding of low and high frequency variations of the groundwater resources quality

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Touron, Frédérique. "Simulation numérique 2D des sondes de résistivité électrique en forage." Aix-Marseille 3, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX30105.

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Abstract:

Combines aux mesures d'autres parametres physiques en forage ou aux releves sur carottes, les enregistrements de resistivite electrique en subsurface sont utilises pour situer et evaluer les formations geologiques (reservoirs d'hydrocarbures, sequences sedimentaires,). La resistivite electrique est mesuree a l'aide de sondes permettant d'obtenir un enregistrement en fonction de la profondeur (ou diagraphie) et est evaluee a travers le parametre resistivite electrique apparente. L'interpretation des donnees de diagraphies considere donc une mesure de resistivite non ponctuelle, de type scalaire et fortement affectee par la presence de fluide dans le forage. Principalement, la description isotrope de la formation est un frein a l'evaluation correcte des structures, souvent anisotropes, investies. La simulation numerique directe des sondes permet de palier a cet inconvenient en apprehendant les structures geologiques de maniere plus fine. La resistivite electrique est alors consideree comme une grandeur tensorielle. La simulation calcule numeriquement la reponse de la sonde confrontee aux conditions geologiques proposees, et aboutit au trace de diagraphies synthetiques. Dans cette etude, une analyse de sensibilite de la reponse de la sonde dual laterolog (dll) aux parametres de modeles theoriques simples ont permis d'evaluer son comportement face a certains phenomenes (invasion, detection d'un banc). Dans ce cadre, la simulation constitue une aide a l'interpretation et les etudes ne sont pas limitatives. Une analyse de lois d'homogeneisation a confirme l'equivalence entre la description d'un milieu de maniere discrete et une representation homogene anisotrope (a l'aide d'un tenseur de conductivite). Enfin, a l'aide de trois exemples de structures geologiques, nous avons aborde le probleme inverse en integrant a un processus iteratif la methode directe de simulation. A la suite d'une premiere estimation issue de l'ensemble des donnees disponibles, diagraphie simulee et mesures in situ sont comparees. Les parametres du modele sont ici corriges empiriquement et le modele est affine par simulations successives. Pour le modele de formation comportant plus d'un parametre, plusieurs lectures de sonde sont bien evidemment necessaires, mais l'obtention d'un modele final unique reste tres difficile du fait de la non-linearite des systemes de mesure. La resolution du probleme inverse passe donc necessairement par l'integration d'un algorithme mathematique assurant la correction automatique des parametres du modele par minimisation des ecarts entre mesure in situ et reponses simulees

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Nodot, Émilie. "Détection et caractérisation d'objets anthropiques par méthodes géophysiques et en particulier par méthode magnétique." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAH019/document.

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Abstract:

Les trois dernières guerres ont laissé dans le sous-sol français des millions de tonnes de munitions non explosées (en anglais, unexploded ordnance ou UXO) qui constituent un risque pour l'homme et l'environnement. La géophysique et particulièrement les méthodes magnétiques offrent des solutions pour localiser et caractériser ces objets qui sont le plus souvent aimantés. Mon travail de thèse consiste d'abord à réaliser une synthèse bibliographique des méthodes de recherche d'UXO en détaillant en particulier la méthode magnétique. Le dispositif de cartographie magnétique multi-capteur conçu par I'EOST et utilisé pour la recherche d'UXO subit un certain nombre de défauts. Ainsi (i) la fabrication d'un nouveau numériseur, (ii) l'acquisition d'un nouveau système de géolocalisation plus complet et (iii) l'utilisation d'un capteur supplémentaire afin de corriger les variations temporelles du champ permettent d'améliorer la qualité de nos cartographies. De même la mesure à différentes altitudes nous permet de gérer au mieux le temps imparti et le niveau de détail que l'on souhaite obtenir. Selon l'approximation habituellement employée en méthodes potentielles, l'anomalie du champ magnétique est négligeable par rapport au champ magnétique régional. En parallèle du travail de terrain décrit précédemment, une étude plus poussée du dipôle m'a permis d'évaluer que cette approximation entraîne une erreur non négligeable pouvant atteindre 16% de l'anomalie. Cette différence se ressent aussi sur les résultats obtenus par inversion. J'ai pu de plus développer un algorithme utilisant la méthode d'Euler et réévaluer la méthode que l'on utilisait déjà auparavant, basée sur le signal analytique. Après comparaison des différentes méthodes d'inversion, cette dernière semble le mieux contraindre la cible
Last three wars have left millions of tons of unexploded ordnance (UXO) in French subsoil. They put the population and the environment at risk. Geophysics and particularly the magnetic methods present some solutions to characterise and locate those generally magnetised objects. The multi-sensor magnetic cartography device designed at EOST has some faults. Consequently, (i) the production of a new digitizer, (ii) the acquisition of a new geo-spatial positioning system and (iii) the use of an extra sensor to correct the time-related variations of the magnetic field allow us to improve our cartography quality. Likewise, multi-altitude measurement allow us to optimise the time in relation to the wanted cartography definition. According to the approximation generally used in magnetism theory, the anomaly is insignificant compared to the regional magnetic field. At the same time as my previously described field work, a thorough study of the dipole theory, allowed me to evaluate that this approximation results in a non-negligible mistake reaching 16% of the anomaly. The inversion results are sensible to this mistake. Moreover, l've developed an algorithm based on Euler deconvolution and l've re-evaluated the method already used which is based on analytic signal. After I compared some of the inversion methods, the one based on the analytic signal seems to ascertain the better the object characteristics

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Bourreau, Lucas. "Diagnostic de corrosion sur ouvrage : fiabilité et aide à la décision." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4083/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse s’intéresse à la fiabilisation du diagnostic de corrosion des ouvrages en béton armé situés en milieu maritime. Dans le cadre du projet DéCoF-Ré, un ensemble de mesures non destructives a été réalisé sur plusieurs piles du pont de l'île de Ré et notamment des mesures de potentiel de corrosion de l'armature et de résistivité électrique du béton. La fiabilisation a, tout d'abord, porté sur le protocole de mesure sur site, puis sur l'interprétation des données mesurées, notamment en fonction des facteurs influant la mesure. Les résultats montrent que, dans le cas des ouvrages en milieu maritime, les interprétations en fonction des textes et recommandations actuellement disponibles dans la littérature, largement utilisés pour des structures exposées au milieu atmosphérique, peuvent conduire à des conclusions erronées indiquant un état de dégradation alarmiste. En effet, le phénomène de marnage peut induire des milieux privés d'oxygène pour lesquels les mesures concluent à la présence de zones « à risque » qui ne résultent pas forcément de la corrosion des armatures. A partir d’une vaste campagne expérimentale sur l'ouvrage, l'influence de la phase de la marée (montante ou descendante), du phénomène de marnage et de la saisonnalité sur les mesures ont été étudiés et quantifiés. En retranchant ces effets environnementaux et temporels aux données brutes, l’interprétation du diagnostic de corrosion a été fiabilisée. Ceci a été conforté et validé par des autopsies (essais destructifs), révélant l’état réel de corrosion des armatures. Enfin, une hiérarchisation des zones à réparer en priorité a été effectuée en utilisant des outils d’aide à la décision
This thesis work aims at studying the reliability of the corrosion diagnosis of reinforced concrete structures located in coastal marine environment. As part of the Project DéCoF-Ré, several non-destructive measurements were carried out on the piers of the Ré bridge in France, including half-cell potentials of the reinforcement and electrical resistivities of the concrete. The reliability firstly focused on the on-site measurement protocol and, secondly, on the interpretation of the measured data, in particular according to factors influencing the measurement. The results showed that in the case of marine structures, interpretations based on texts or recommendations available in the literature, widely used for structures exposed to atmospheric environment, may lead to erroneous conclusions indicating an overestimated degradation of the structure. Indeed, the tidal phenomenon may induce areas without oxygen for which the measurements concluded the presence of “at risk” zones that did not necessarily resulted from the corrosion of the reinforcements. Based on a major experimental campaign performed on the structure, the influence of the tide (high or low), the tidal and the seasons on the measurements was studied and quantified. By subtracting these environmental and time effects to raw data, interpretation of the corrosion diagnosis has been improved a made more reliable. This was confirmed and validated by autopsies (destructive tests), revealing the real state of corrosion of the reinforcements. Finally, a prioritization of the zones to be repaired was suggested using management's tools

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Toumi, Jihene. "Développement de systèmes polymères fonctionnels et caractérisation de leur résistivité électrique." Master's thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25504.

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Abstract:

De nos jours, l’utilisation des composites polymères fonctionnels s’accentue avec la progression de la recherche dans ce domaine. Les objectifs du projet de maîtrise se penchent sur deux problématiques qui touchent la détermination et l’amélioration de la résistivité électrique des mélanges polymériques. La première partie est axée sur les fonctionnalités de la fluorescence dans le domaine des polymères. Le noir de carbone provoque la diminution de l’intensité de fluorescence de l’anthracène jusqu’à l’éteindre complètement; pour un pourcentage aux alentours de 1% dans les films de polypropylène et jusqu’à 4x10-3 mol\L en solution de chloroforme. La deuxième partie a pour objectif d’améliorer la moulabilité des plaques bipolaireset et d’étudier l’effet de l’élastomère sur la résistivité électrique du mélange polyfluorure de vinylidène/polyéthylène téréphtalate/ noir de carbone /graphite. La résistivité électrique diminue en augmentant la concentration de noir de carbone et en ajoutant 5% à 7,5% de d’élastomère.
Nowadays, the use of composites increases with the progress of research. From this context, this work has been prepared for the master project. The project objectives are addressing two issues that affect the determination and the improvement of the electrical resistivity of polymer blends. The first part focuses on the features of the fluorescence in the field of polymers. The carbon black is acting as quencher; it causes the decrease of the fluorescence intensity of the anthracene to turn it off completely for a percentage of 1% in the films and 4x10-3 mol/L of chloroform solution. The second part studies the effect of a thermoplastic elastomer, on the electrical resistivity of the composite polyvinylidene fluoride /polyethylene terephthalate/ carbon black/graphite. It was observed that the electrical resistivity of the blends decreases with increasing carbon black concentration and the addition of 5% and 7.5% of the elastomer.

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Knider, Fatima. "Etude ab initio de la résistivité de l'aluminium, le sodium, le plomb et le manganèse en phase liquide." Metz, 2007. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2007/Knider.Fatima.SMZ0733.pdf.

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Abstract:

La résistivité des quatre métaux liquides (Al, Na, Pb et Mn) a été calculée juste au dessus du point de fusion à partir de la conductivité optique exprimée dans le formalisme de Greenwood-Kubo. Les simulations numériques ont été effectuées avec le code SIESTA basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité couplée avec la dynamique moléculaire quantique. Une supercellule de taille relativement modeste suffit pour obtenir des résultats à mieux de 1% des' valeurs expérimentales. Ce résultat provient d'une description correcte de la densité d'états grâce à la flexibilité de la base constituée de fonctions double zéta avec polarisation. Pour réaliser l'accord avec l'expérience dans le cas de sodium, il est primordial d'apporter une correction aux éléments de matrice dipolaire calculés via l'opérateur impulsion à cause de la non localité du pseudopotentiel. Concernant le manganèse en phase liquide nous avons établirpar le code SIESTA l'existence d'une solution magnétique et non magnétique. Que ce soit l'approche de Ziman ou celle de Greenwood-Kubo nous obtenons le meilleur accord avec la résistivité kxpérimentale pour la solution magnétique. La solution magnétique est de type!antiferromagnétique ou chaque paire d'atomes plus proches voisins portent des moments locaux en sens opposés donnant lieu à un moment total nul pour la cellule. Les résultats probants obtenus pour l'Al, Na, Pb et Mn montrent que le code SIESTA présente l'avantage de s'appliquer à tous les types de métaux en phase liquide qu'ils soient simples, polyvalents légers ou lourds, ou de transition
The resistivity of four liquid metals (Al, Na, Pb and Mn) just above the melting point have been calculated from the optical conductivity expressed in the Kubo-Greenwood formalism. The numerical simulations have been carried out within the SIESTA code based on the framework of the finite density functional theory combined with molecular dynamics. A relatively modest supercell size suffices to obtain results better than 1% compared towards the experimental values. It stems from a faithful description of the density of states owing to the flexible basis set up of double-zeta plus polarization functions. In order to reach agreement with experiment it is essential for liquid Na to correct the non locality of the pseudopotential when the dipolar matrix elements are performed. Both a magnetic and a non magnetic solution have been evidenced for liquid Mn. The Ziman approach as well as the Greenwood-Kubo one show that the magnetic solution leads to the best agreement with the measured resistivity. The magnetic solution exhibits an antiferromagnetic ordering where each pair of neighbour atoms bears local magnetic moments pointing in opposite direction giving rise to zero magnetization over the cell. The convincing results obtained for Al, Na, Pb and Mn indicate that the SIESTA code is appropriate to study all types of liquid metals such as simple, polyvalent and transition elements

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Naudet, Véronique. "Les méthodes de résistivité électrique et de potentiel spontané appliquées aux sites contaminés." Phd thesis, Aix-Marseille 3, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007727.

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Abstract:

Le potentiel rédox et la conductivitée du fluide d'un panache de contamination sont deux paramètres clefs pour la surveillance des sites contaminées. L'objectif de ce travail de thèse est de montrer que les méthodes de résistivité et de potentiel spontané apportent des informations spatialisées sur ces deux paramètres. Ces méthodes permettent ainsi de minimiser et d'optimiser l'implantation de piézomètres de contrôle. L'application de la méthode de résistivité électrique sur le site d'Entressen en Provence (C.E.T. de Classe 2) a permis d'obtenir une carte de la conductivité du fluide de l'aquifère, définissant ainsi l'extension du panache de contamination. Les signaux de potentiel spontané mesurés sur les sites contaminés sont associés à l'écoulement de l'eau dans le sous-sol (phénomène d'électrofiltration) et à la présence de contaminants organiques (phénomène que nous appelons "électro-rédox"). Les études antérieures avaient mis en évidence l'existence d'anomalies de potentiel spontané aux abords de sites contaminés, sans pour autant parvenir à expliquer physiquement ce phénomène. Nous avons donc développé un modèle de (bio)-géobatterie naturelle, dans lequel les bactéries jouent le rôle de transfert d'électrons entre la zone réduite du panache et la zone oxydée. Le courant électrique qui en résulte est à l'origine des anomalies de potentiel électrique mesurées à la surface du sol. Pour valider ce modèle, nous avons réalisé des expériences de terrain (Entressen en Provence et Trecate en Italie) ainsi que des expériences en cuve en présence de bactéries sulfato-réductrices. Les résultats de terrain et de laboratoire sont en accord avec le modèle, montrant un couplage linéaire entre potentiel spontané et potentiel rédox.

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Grellier, Solenne. "Suivi hydrologique des centres de stockage de déchet-bioréacteurs par mesures géophysiques." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066092.

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Naar, Samuel. "Evaluation non destructive du béton par mesures de résistivité électrique et thermographie infrarouge passive." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13161.

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Abstract:

Dans les pays industrialisés, les ouvrages en béton vieillissent. Les gouvernements mettent alors en place des politiques de gestion du patrimoine, et l'évaluation de l'état d'endommagement de ces structures devient une donnée essentielle à la planification des travaux. Dans cette problématique, l'Evaluation Non Destructive apparaît comme étant un outil adapté au contexte et aux besoins des maîtres d'ouvrages. Parmi les méthodes existantes, la mesure de résistivité électrique présente une sensibilité à la porosité du matériau, et à la circulation des charges électrolytiques dans la matrice, qui peut être exploitée pour l'étude des altérations du béton. La mesure par thermographie infrarouge passive est également sensible à la porosité du matériau et à ses conditions hydriques. Cette sensibilité peut être utilisée pour le diagnostic des altérations des ouvrages en béton. Les travaux effectués au cours de la thèse ont pour objectif d'étudier et de développer les deux techniques afin de caractériser l'état des ouvrages en béton. Dans un premier temps, le travail s'oriente sur la définition d'une procédure de mesure in situ qui prend en compte les différentes grandeurs d'influence de la mesure afin d'en minimiser les effets ou d'acquérir l'information nécessaire à leur correction en phase de dépouillement. Dans un second temps, l'étude de la capacité des deux méthodes à caractériser l'état du béton est réalisée. Des mesures sur corps d'épreuve en béton permettent d'étudier la sensibilité des deux techniques à la présence d'ions chlorures, à l'ajout de cendres volantes, de fumées de silice ou encore de fibres de différentes natures. Des travaux de modélisation numérique (en électrique) montrent l'influence de l'épaisseur de l'élément ausculté, d'une couche superficielle conductrice (couche saturée, par exemple) et résistante (couche carbonatée, par exemple). Des études plus spécifiques finissent d'élargir le champ des possibilités d'utilisation des deux techniques en génie civil, avec notamment l'étude des conditions hydriques dans le béton et l'adaptation de la loi d'Archie, le diagnostic de l'endommagement crée par la réaction alcalis-granulats avec la définition d'indicateurs d'endommagement ou encore la caractérisation de la fissuration et de la délamination. Le travail réalisé, à la fois en laboratoire et in situ, met en évidence la nécessité de maîtriser la mesure afin d'estimer correctement sa représentativité. La définition d'un protocole de mise en œuvre des techniques, du traitement des données et de l'interprétation des résultats propre à chaque problématique, contribue à définir des indicateurs d'endommagement du béton.

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Taillet, Elodie. "Caractérisation des discontinuités dans des ouvrages massifs en béton par la diagraphie électrique de résistivité." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/128.

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Abstract:

Résumé : Le vieillissement des ouvrages en béton est une préoccupation majeure affectant la pérennité et l’efficacité des structures. Le maître d’ouvrage se doit de maintenir les fonctions d’usage de la structure tout en gardant une gestion économique efficace. L’objectif final de ces travaux de recherche est, donc de pouvoir renseigner sur l’état global de fissuration de la structure afin d’aider le maître d’ouvrage à respecter ses engagements. Dans cette optique, cette thèse développe une nouvelle technique aidant à la quantification de l’état des ouvrages massifs en béton. Elle s’appuie, pour cela, sur la méthode non-destructive de résistivité électrique en surface, connue pour sa sensibilité face à des facteurs révélateurs d’une altération. Toutefois, à cause de sa dépendance entre la profondeur d’investigation et la résolution, la méthode ne peut pas garantir de l’état global d’un ouvrage. De ce fait, il a été décidé d’utiliser la résistivité électrique via des forages préexistants dans la structure (diagraphie électrique). L’outil utilisé est une sonde en dispositif normal réservée jusqu’à présent pour la prospection pétrolière et hydrogéologique. En plus d’une prospection en profondeur via le forage, cette sonde peut acquérir des informations sur un rayon de 3.2m autour du forage. Cependant, à mesure que le volume de béton sondé augmente, la résolution décroit. La difficulté est donc de pouvoir exploiter les capacités de prospection de la sonde tout en sachant que la résolution faillit. Il s’agit de contourner le problème en maîtrisant les concepts de la diagraphie et son nouveau milieu d’application. Cette thèse est basée sur une première approche numérique permettant d’apporter des corrections sur les données de terrain et de déterminer la sensibilité de l’outil face à de l’endommagement d’ouverture plurimillimétrique à centimétrique. Ceci est validé par des mesures réalisées sur une écluse de la Voie Maritime du Saint-Laurent. Une étude numérique de la réponse de l’outil en fonction des paramètres de fissure tels que l’ouverture, le contraste entre la résistivité de la discontinuité et du béton, et l’extension est réalisée. Elle permet de construire une base de données afin de développer une méthode pour la caractérisation de l’endommagement. Cette méthode s’appuie sur ces réponses diagraphiques pour retrouver les paramètres de fissure recherchés (problème inverse). Nous procédons tout d’abord par une analyse préliminaire se basant sur un croisement des informations apportées par les différentes électrodes de la sonde puis nous optimisons les résultats par la méthode de recuit simulé. La méthode, ainsi développée est ensuite appliquée à un deuxième ouvrage pour en déterminer l’état interne. Ces travaux détectent plusieurs zones endommagées et caractérisent l’une d’elles par une ouverture centimétrique et une extension comprise entre 1.6m et 3.2m. Ces travaux prometteurs, attestent d’un premier diagnostic interne des ouvrages massifs en béton, un enjeu qui restait sans réponses satisfaisantes jusqu’à maintenant. // Abstract : The aging of concrete structures is a major problem affecting their sustainability and their efficiency. The owner must maintain the structure serviceability and provide cost-effective management. The goal of this work is to provide detailed information about the state of cracking inside the structure in order to assist the owner to meet its commitments. In this context, this thesis develops a new technology to assess the condition of mass concrete structures. It relies on a non-destructive method based on electrical resistivity measured from surface, known for its sensitivity to factors associated with concrete deterioration. However, because of its dependence between the investigation depth and the resolution, the method cannot assess the overall state of a structure. Therefore, it was decided to use the electrical resistivity through preexisting boreholes in the structure (electrical logging). The tool used is a normal probe, which has been traditionally used for oil and hydrogeological exploration. In addition to the investigation in depth via boreholes, this probe can get information over a radius of 3.2m around the borehole. However, as the probing volume of concrete increases, the resolution decreases. Difficulty is to use the exploration abilities of the tool, knowing that the resolution is limited. This is to get around the problem by mastering logging concepts and its new application environment. This thesis is based on a first numerical approach to make corrections on field data and to determine the tool sensitivity with regard to the multi-millimeter and centimeter crack size damage. This was validated with measurements made on a full-size lock located on the St. Lawrence Seaway. A numerical study of the tool response versus the discontinuities parameters such as the crack aperture, the resistivity contrast between the discontinuity and the concrete, and the extension was done. It allowed building a database used to develop a method for the characterization of the damage. This method is based on the tool responses to find the crack parameters (inverse problem). First, we proceed with a preliminary analysis based on a cross of information provided by the different electrodes of the probe then we optimize the results by the method of simulated annealing. The characterization method is applied to another structure to quantify its internal state. These studies detect several damaged areas and characterize one of them by a centimeter aperture and an extension between 1.6m and 3.2m. This work attest to a first internal diagnosis of massive concrete structures, an issue that remained without satisfactory answers so far.

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Brahmi, Ali. "Etude de la précipitation des carbures de fer en présence du manganèse et du nitrure d'aluminium dans les aciers extra-doux par mesure du pouvoir thermoélectrique." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0103.

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Abstract:

L'obtention de tôles minces en acier extra-doux calmé à l'aluminium de bonne qualité est étroitement liée au comportement de l'acier au cours des divers traitements thermiques et thermomécaniques subis lors des étapes de fabrication. La compréhension de ce comportement et la connaissance de l'influence des différents éléments constituant l'acier sur l'évolution de la microstructure sont primordiales. L'objectif visé par ce travail est d'améliorer les connaissances déjà acquises relatives à la sensibilité du pouvoir thermoélectrique (PTE), et aux transformations structurales qu'il peut permettre de détecter. A cet effet, deux problèmes ont été abordés : l'interaction manganèse-carbone-carbures et la précipitation du nitrure d'aluminium. Des techniques d'investigation complémentaires ont été utilisées : la mesure de résistivité, le frottement intérieur, la mesure de dureté, la microscopie optique et électronique et la microanalyse. L'étude du premier problème a été réalisée sur trois aciers à diverses teneurs en manganèse. Les résultats obtenus ont montré que le manganèse n'a pas d'effet particulier sur les cinétiques de précipitation des carbures de fer par contre la migration du manganèse vers la cémentite a été mise en évidence. En outre, les influences du manganèse et du carbone en solution solide sur le PTE ont été précisées. L'hypothèse de la formation de dipôles MnC n'a pas pu être confirmée. En ce qui concerne le deuxième problème, une étude détaillée des cinétiques de précipitation d'AIN a été effectuée sur un acier sans manganèse et a permis de définir précisément l'influence de l'aluminium et de l'azote en solution solide sur le PTE
The achievement of thin sheets of low-carbon aluminium-killed steel of good quality is closely linked to the behaviour of the steel during the different heat and thermomechanical treatments occurring along the various process stages. The understanding of this behaviour and the knowledge of the influence of the different elements present in the steel on the evolution of the microstructure are of a primordial importance. The aim of this work is to improve the knowledges that have been already acquired concerning the thermoelectric power (TEP) sensitivity and the structural transformations which may be detected by this technic. So, two problems have been taken up : the manganese-carbon-carbides interaction and the aluminium nitride precipitation. Complementary investigation methods have been used : electrical resistivity, internai friction, hardness measurement, optical and electronic microscopy and microanalysis. Three steels with different manganese contents have been used to perform the study of the first problem. The results obtained show that the manganese content has no a particular effect on the precipitation kinetics of iron carbides, however, the migration of manganese from solid solution to the cementite particles has been made in evidence. Besides, the influences of manganese and of carbon both in solution on the TEP have been determined. The hypothesis of the formation of MnC complexes could not be confirmed. Concerning the second problem, a detailed study of the precipitation kinetics of AIN was carried out using a high purity Fe-Al-N alloy and allowed to define precisely the influences of aluminium and nitrogen in solid solution on the TEP

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Lataste, Jean-François. "Évaluation non destructive de l'état d'endommagement des ouvrages en béton armé par mesures de résistivité électrique." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12609.

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Abstract:

Dans les pays industrialisés, les parcs d'ouvrages en béton armé étant de plus en plus vieux, les politiques de gestion du patrimoine sont engagées. L'évaluation de l'état d'endommagement de ces structures est une donnée essentielle à la planification des travaux, et le Contrôle Non Destructif (CND) apparaît comme un outil adapté au contexte et aux besoins des maîtres d'ouvrages. Parmi les méthodes existant, la mesure des résistivités électriques est actuellement utilisée essentiellement pour la caractérisation de la corrosion des armatures. Elle présente toutefois une sensibilité à la porosité du matériau, et à la circulation des charges électrolytiques dans la matrice, qui semble pouvoir être exploitée pour l'étude des altérations du béton. Les travaux effectués au cours de la thèse ont pour objectif d'étudier et de développer la technique de la mesure des résistivités électriques, par quadripôle carré, sur les ouvrages en béton armé, pour la caractérisation de leur état d'endommagement. Dans un premier temps, le travail s'oriente sur la définition d'une procédure de mesure in situ qui prend en compte les différentes grandeurs d'influence de la mesure (paramètres extérieurs, structuraux, ou liés à la mesure) ; cela afin d'en minimiser les effets ou d'acquérir l'information nécessaire à leur correction en phase de dépouillement. Dans un second temps, différentes altérations physico-chimiques, ou de type fissuration, sont étudiées [. . . ]

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Samouëlian, Anatja. "Analyse tridimensionnelle non destructive de la fissuration d'un sol cultivé à partir de mesures de résistivité électrique." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2008.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est la mise au point d'une méthode expérimentale de description tri-dimensionnelle de la fissuration d'un sol à la dessiccation. Nous avons adapté à notre échelle d'étude la méthode de la résistivité électrique (configuration carré), permettant une acquisition 3D et non destructive. Notre démarche repose sur un couplage entre expérimentation et modélisation de la répartition des lignes de courant en milieu fissuré. A l'aide de la modélisation 3D nous avons pu évaluer numériquement les effets de bords présents lors d'expérimentation en milieu fini. Nous avons également défini et évalué la sensibilité de deux indices d'anisotropie AAI et amax. L'indice amax permet de retrouver l'orientation de la fissure. L'indice AAI est également sensible à des paramètres géométriques tels que : épaisseur, profondeur, pendage. Ces indices validés par l'expérimentation permettent une description non redondante de l'état de fissuration et de son évolution. Ce travail ouvre ainsi des perspectives sur la modélisation des milieux poreux déformables.

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Peruzzo, Luca. "Geoelectrical approaches for characterizing soil geochemical processes and soil-root interactions." Thesis, Bordeaux 3, 2019. http://www.theses.fr/2019BOR30015.

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Abstract:

Cette thèse porte sur les possibilités que les méthodes d’imagerie géoélectrique offrent à la fois pour la caractérisation des processus géochimiques mais aussi pour l’étude d’interaction sol-racines. La ligne conductrice de ce travail, repose sur la position centrale de la qualité des sols et des interactions racines-sols dans de nombreux problèmes environnementaux. En effet, un nombre croissant d’études rapportent l’importance des interactions mutuelles entre les racines et le sol. Dans cette optique, cette thèse explore l’utilisation le développements approfondis de méthodes géoélectriques. Les processus physico-chimiques ainsi que les interaction sol-racines sont à l’origine de mouvement d’eau et de soluté, d’altération de la structure des sols ainsi que de perturbations biologiques. Les méthodes géoélectriques sont potentiellement sensibles à ces modifications hydrologique et biochimique. La méthode de Polarisation Provoquée Spectrale (PPS) a été combinée avec des analyses et des modélisations géochimiques permettant de connaitre sa sensibilité à la composition du fluide interstitiel (contenu dans l’espace poral), du pH et de la force ionique. Plus particulièrement, la signature PPS de la substitution Na+/Cu2+ a été analysée car il s’agit d’un critère pertinent traduisant la qualité d’un sol et reconnu mondialement. L’analyse PPS a été réalisée sur un sable (silicate) saturé et pour des concentrations typiques de Na+/Cu2+ que l’on trouve classiquement dans des sols exposés à des utilisations de pesticides au Cuivre (Cu). Les résultats ont montré que le pH et la force ionique ont été les variables prépondérantes contrôlant le signal PPS, alors que des effets négligeables sont liés à la substitution Cu/Na. L’utilisation simultanée d’analyses chimiques et géophysiques en laboratoire a permis de mieux caractériser les processus de complexation étudiés et d’appuyer considérablement l’interprétation des signaux PPS. Enfin, la tomographie de résistivité électrique et la méthode de Mise-A-La-Masse ont été combinées pour développer une nouvelle approche d'imagerie du chemin préférentiel emprunté par le courant électrique dans le système racines-sols. Etant donné que la conduction électrique dans le sol et les racines est principalement électrolytique, l'approche proposée repose sur le mouvement de l'eau et des solutés dans le système racines-sol. Le potentiel de la méthode pour son application in-situ a été testée à l’aide d’une série d’expériences sur une vigne. À la suite des résultats prometteurs, la méthode a été développée et appliquée lors d’une expérience en laboratoire portant sur la croissance racinaire dans un rhizotron de plantes de coton et de maïs. La méthode s'est révélée sensible aux différences physiologiques entre les espèces et éventuellement à la réponse de la plante aux facteurs de stress environnementaux. De nouvelles expériences contrôlant les variables physiologiques des tissus racinaires sont nécessaires pour une meilleure compréhension de leurs influences. Les développements technologiques récents soutiennent fortement la diffusion de l’imagerie et du suivi géoélectriques à l'échelle du terrain. Dans ce contexte prometteur, les résultats de cette thèse contribuent au développement d'approches géoélectriques pour l'étude du sol et de ses interactions mutuelles avec les racines des plantes à des échelles spatio-temporelles pertinentes
In this thesis I investigate some of the possibilities offered by the use of geoelectrical methods for characterizing soil geochemical processes and root-soil interactions. The motivation for this thesis arises from the pivotal role of soil quality and root-soil interactions in manifold environmental issues. In addition, there is growing evidence of the importance of mutual interactions between roots and soil, for this reason this thesis explores the use of geoelectrical methods for more comprehensive approaches. Both soil physicochemical processes and root-soil interactions involve, among others, the movement of water and solutes, altercations of the soil structure, and biological feedbacks. Geoelectrical methods are potentially sensitivity to these hydrogeological and biogeochemical modifications. The Spectral Induced Polarization (SIP) method was combined with geochemical analyses and modeling in order to investigate its sensitivity to pore fluid composition, pH, and ionic strength. In particular, the SIP signature of Na+/Cu2+ substitution was investigated because of their worldwide relevance for soil quality. The SIP investigation focused on saturated silica, and explored concentrations of Na+ and Cu2+ that are typical to agricultural soils exposed to the use of Cu pesticides. The results showed how pH and ionic strength were the main variables controlling the SIP signals, while negligible effects were related to the Cu/Na substitution. The concurrent use of chemical and geophysical laboratory experiments allowed a better characterization of the investigated complexation processes and significantly supported the interpretation of the SIP signals. The Electrical Resistivity Tomography and the Mise-A-La-Masse methods were combined to develop a novel approach for imaging the electric current pathways in the root-soil system. Since the current conduction in soil and roots is mostly electrolytic, the proposed approach relates to the movement of water and solutes within the root-soil system. The potential of the method for field investigations was explored with a set of experiments on a grapevine. In light of the promising results, the method was further developed and applied to rhizotron laboratory experiments on cotton and maize plants. The method proved to be sensitive to inter-species physiological differences and possibly to the plant response to environmental stressors. New experiments with physiological analyses of root tissues are needed to elucidate these aspects. Emerging technologies are strongly supporting to the diffusion of imaging and monitoring geoelectrical applications at the field-scale. In this promising context, the results of this thesis contribute to the development of geoelectrical approaches for studying soil and its mutual interactions with plant roots over relevant spatiotemporal scales

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Barry, Thierno Saidou. "Effet de l’empilement des anodes de carbone pendant la cuisson sur leur densification et sur leur résistivité électrique." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/67908.

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Abstract:

De nos jours, le seul procédé industriellement applicable pour la production de l’aluminium est connu sous le nom du procédé de Hall-Héroult. Le procédé utilise essentiellement des matériaux à base de carbone comme électrodes (anode et cathode). La productivité et l’efficacité énergétique du procédé sont étroitement liées à la qualité de l’anode (uniformité et stabilité des propriétés requises). Dans ce projet, nous avons étudié différents paramètres pouvant influencer l’uniformité des propriétés finales des anodes lors de leur cuisson principalement par la détermination de la résistivité électrique. Le processus de cuisson est la dernière étape du procédé de fabrication des anodes. Il s’agit d’une étape très critique, car c’est ici que les anodes subissent les plus importantes transformations microstructurales leur conférant les propriétés requises à leur utilisation dans le procédé de Hall-Héroult. Pendant la cuisson, les anodes sont empilées dans un four et cuites suivant des profils de température prédéfinis. Cela entraine la génération de contraintes mécaniques dans les anodes, causées par l’empilement, combinées aux transformations thermochimiques, causées par le processus de cuisson. La conséquence de ce phénomène peut mener à une anisotropie au niveau des propriétés des anodes. L’hypothèse est que lors de la cuisson, les anodes supérieures peuvent générer des pressions externes sur les anodes inférieures, provoquant ainsi le réarrangement des particules de coke dans la structure interne de l’anode. Ce changement pourrait mener à la réduction de la distance entre les particules affectant possiblement la résistivité électrique. Dans ce travail, la variation de la résistivité électrique d’une série d'anodes industrielles en fonction de leur position dans les fours de cuisson a été examinée dans un premier temps. Ensuite, à travers des travaux expérimentaux, menés en laboratoire, des échantillons d'anodes ont été fabriqués et cuits sous différentes pressions externes. Enfin, leur résistivité électrique a été déterminée afin d’établir une relation entre la force mécanique appliquée et la résistivité électrique.
Nowadays, the only industrially applicable process to produce aluminum is known as the Hall-Héroult process. The process essentially uses carbon-based materials as electrodes (anodes and cathodes). The productivity and energy efficiency of the process is closely linked to the quality of the anodes (uniformity and properties variations). In this project, we studied different parameters that could influence the uniformity of the anode final properties by mainly determining their electrical resistivity. The baking process is the last step in the anode manufacturing process. This is a very critical step while the anodes undergo the most significant microstructural transformations giving them the properties required for their use in the Hall-Héroult process. During baking, the anodes are stacked in the furnace and baked according to predefined temperature profiles leading to the generation of mechanical stresses, due to stacking, combined with thermochemical transformations, due to the baking process. The consequence of this phenomena can lead to anisotropy in terms of anode internal properties. The hypothesis is that during baking, the upper anodes can exert an external pressure on the lower anodes, thus causing the rearrangement of the coke particles in the internal structure of the anode. This change could lead to a reduction in the distance between particles, possibly affecting the electrical resistivity. In this work, the variations in the electrical resistivity of a series of industrial anodes as a function of their position in the baking furnace were first examined. Then, through experimental work carried out in the laboratory, anode samples were fabricated and baked under different external pressures. Finally, their electrical resistivity was determined to establish a relationship between the applied mechanical force and the electrical resistivity.

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Besson, Arlène. "Analyse de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau des sols à l’échelle parcellaire par la méthode de résistivité électrique." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2045.

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Abstract:

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la modélisation du fonctionnement hydrodynamique spatialisé des sols à l’échelle intraparcellaire. L’objectif est de discuter les potentialités d’une méthode géophysique électrique - la résistivité électrique - pour la caractérisation de la variabilité spatio-temporelle des teneurs en eau des sols à l’échelle parcellaire. La méthode géophysique de résistivité électrique a été choisie car elle intègre les sols dans leurs trois dimensions, est exhaustive et non destructive. Cependant, si la résistivité électrique est fonction de la teneur en eau des sols, elle dépend également d’autres variables pédologiques. Pour atteindre notre objectif, notre travail s’est donc déroulé en deux étapes. Dans un premier temps, l’effet de plusieurs variables du sol sur la résistivité électrique a été analysé en conditions contrôlées au laboratoire. Nous avons mis en évidence que, dans la gamme de concentration en solutés fréquemment retrouvée dans les sols de notre site d’étude, la concentration de la solution du sol influençait peu la résistivité électrique. Celle-ci est, en revanche, très dépendante de la teneur en eau, donc de la composante volumique de la résistivité. Cependant, pour certains horizons, la résistivité d’origine surfacique ne peut être négligée, quelle que soit la teneur en eau de l’horizon. Nous avons également analysé les effets de la température sur la résistivité électrique du sol et nous avons discuté des limites d’application des modèles de conversion de la littérature dans le cadre d’étude sur des échantillons de sol non perturbés. Dans un second temps, et sur la base de ces résultats de laboratoire, nous avons mené une analyse comparative spatio-temporelle entre des mesures de résistivité électrique et des mesures de teneur en eau sur une parcelle de 2 ha en Petite Beauce, à l’échelle de la saison. Nous avons montré que la résistivité électrique permet de décrire, sous certaines conditions, la variabilité spatio-temporelle des teneurs en eau avec une haute résolution et conduit à délimiter des zones présentant une homogénéité spatio-temporelle de teneurs en eau.

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Schneider, Sébastien. "Estimation des paramètres hydrodynamiques des sols à partir d'une modélisation inverse de données d'infiltration et de résistivité électrique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00459291.

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Abstract:

L'objectif proposé pour ce travail est la mise au point d'une méthode d'inversion des paramètres hydrodynamiques du sol (paramètres de Mualem-van Genuchten) par le biais d'une modélisation inverse d'une expérience d'infiltration sous succion pendant laquelle des mesures de résistivité électrique sont réalisées dans la zone où se développe le bulbe d'infiltration. Après avoir suggéré dans un premier chapitre l'intérêt d'une telle méthode et les avantages qu'elle pourrait comporter (mesures non invasives réalisées in situ, estimation des paramètres par une expérience unique qui aboutit en principe à un jeu cohérent de paramètres), on a démontré numériquement, dans un second chapitre, que la méthode proposée peut conduire aux résultats escomptés. Pour cela des représentations de la fonction objective ont été proposées, et des scénarios d'inversion ont été construits et testés (algorithme de Levenberg-Marquardt). Trois paramètres hydrodynamiques ont été inversés lors de cette étude numérique (a, n, et Ks) et deux textures de sol ont été testées (textures limoneuse et sablo-limoneuse). On a cherché à inverser également les paramètres pétrophysiques qui assurent, via la relation de Rhoades et al. (1976), la correspondance entre la teneur en eau volumique du sol et sa résistivité électrique. Cette étude numérique a montré que la méthode est adaptée à la détermination des paramètres de Mualemvan Genuchten, mais que les paramètres pétrophysiques ne peuvent être inversés correctement. Le troisième et dernier chapitre a porté sur la réalisation d'expériences de terrain et des inversions numériques associées. Trois sols de textures différentes (sableuse, limoneuse, et argileuse) ont été testés, et, à chaque fois, 4 scénarios d'inversion ont été réalisés. Ces scénarios différaient par le fait que qr était optimisé ou non, et par le fait que la dispersivité était inversée ou non. Il a été observé, dans le cas du sol limoneux, que la méthode conduit vers une estimation correcte des paramètres de Mualemvan Genuchten, que les paramètres de Rhoades ne peuvent être inversés qu'avec une incertitude très large, et que la dispersivité est, elle aussi, estimée avec une incertitude importante. En ce qui concerne les sols sableux et argileux, les paramètres de Mualemvan Genuchten ont été optimisés avec des incertitudes plus importantes que dans le cas du sol limoneux, et une optimisation correcte du paramètre de dispersivité n'a pas été possible. De nombreuses améliorations pourraient être envisagées dans le futur afin de rendre la méthode plus performante: optimisation du choix des quadripôles utilisés pour les mesures de résistivité électrique, resserrement des distances entre les électrodes, réalisations d'infiltration avec des eaux de forces ioniques différentes, utilisation d'algorithmes d'inversions plus sophistiqués (méthodes stochastiques).

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Schneider, Sebastien. "Estimation des paramètres hydrodynamiques des sols à partir d'une modélisation inverse de données d'infiltration et de résistivité électrique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00398650.

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Abstract:

Cette thèse consiste en l'établissement d'une méthode d'estimation des paramètres hydrodynamiques du sol par le biais d'une modélisation inverse d'une infiltration à disque pendant laquelle des mesures de résistivité électrique sont réalisées dans la zone du bulbe d'infiltration. Après avoir suggéré l'intérêt et les avantages d'une telle méthode, on a démontré, par le biais d'une étude numérique que la méthode peut conduire aux résultats escomptés. Pour cela des représentations de la fonction objective ont été proposées, et des scénarios d'inversion ont été testés. 3 paramètres hydrodynamiques et 2 paramètres pétrophysiques, qui assurent via la relation de Rhoades et al. (1976) la correspondance entre la teneur en eau volumique du sol et sa résistivité électrique, ont été inversés. On a montré que la méthode est adaptée à la détermination des paramètres hydrodynamiques, mais pas à celle des paramètres pétrophysiques. Enfin, des expériences de terrain et des inversions numériques associées ont été réalisées. Pour les 3 sols de textures différentes testés, 4 scénarios d'inversion ont été proposés. Il a été observé, que dans le cas du sol limoneux la méthode conduit vers une estimation correcte des paramètres hydrodynamiques, que les paramètres de Rhoades ne peuvent être inversés qu'avec une incertitude très large, tout comme la dispersivité. Pour les sols sableux et argileux, les paramètres hydrodynamiques ont été optimisés avec des incertitudes plus importantes que dans le cas du sol limoneux. Pour le sol argileux, l'optimisation de la dispersivité s'est révélée impossible. A ce stade de développement, la méthode semble bien adaptée pour les sols de texture moyenne.

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Schneider, Sébastien. "Estimation des paramètres hydrodynamiques des sols à partir d’une modélisation inverse de données d’infiltration et de résistivité électrique." Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112337.

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Abstract:

Cette thèse consiste en l'établissement d'une méthode d'estimation des paramètres hydrodynamiques du sol par le biais d'une modélisation inverse d'une infiltration à disque pendant laquelle des mesures de résistivité électrique sont réalisées dans la zone du bulbe d'infiltration. Après avoir suggéré l'intérêt et les avantages d'une telle méthode, on a démontré, par le biais d'une étude numérique que la méthode peut conduire aux résultats escomptés. Pour cela des représentations de la fonction objective ont été proposées, et des scénarios d'inversion ont été testés. 3 paramètres hydrodynamiques et 2 paramètres pétrophysiques, qui assurent' via la relation de Rhoades et al. (1976) la correspondance entre la teneur en eau volumique du sol et sa résistivité électrique, ont été inversés. On a montré que la méthode est adaptée à la détermination des paramètres hydrodynamiques, mais pas à celle de paramètres pétrophysiques. Enfin, des expériences de terrain et des inversions numériques associées ont été réalisées. Pour les 3 sols de textures différentes testés, 4 scénarios d'inversion ont été proposés. Il a été observé, que dans le cas du sol limoneux la méthode conduit vers une estimation correcte des paramètres hydrodynamiques, que les paramètres de Rhoades ne peuvent être inversés qu'avec une incertitude très large, tout comme la dispersivité. Pour les sols sableux et argileux, les paramètres hydrodynamiques ont été optimisés avec des incertitudes plus importantes que dans le cas du sol limoneux. Pour le sol argileux, l'optimisation de la dispersivité s'est révélé impossible. A ce stade de développement, la méthode semble bien adaptée pour les sols de texture moyenne
This thesis work aims to establish an inverse method for estimating soil hydraulic properties using infiltration data (during a disc infiltromètre experiment) and electrical resistivity data obtained in the wetting bulb zone. After introducing the method and suggesting it’s the relevance, we realized numeric study (synthetic data) for demonstrating the capability of the method to get a correct estimation of the hydraulic parameters (parameters of the Mualem-van Genuchten). Therefore maps of the objective function have been realized, and inversion scenarios have been tested. Three hydraulic parameters and two petrophysical parameters witch allow to convert by the Rhoades's law (1976) the soil electrical resistivity to the volumetric water content. The numerical study showed that the method is well suited for estimating the hydraulic parameters but not for the petrophysical parameters. The last chapter deals will real experiments and their associated numerical inversions. For the 3 soil textures tested, 4 inverse scenarios were realized. In comparison with other methods, we concluded, that, for the loamy soil case, the method has led to the correct estimations of the hydraulic parameters, but estimations on the Rhoades parameters is incorrect. The dispersivity is estimated with a large uncertainty. For the sandy soil estimations the hydraulic parameters and of the dispersivity are less accurate than for the loamy case. For the clay soil, hydraulic parameters are also estimated with a large uncertainty. The method, at this stage of development, seems to be more adapted for soils with medium texture

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Gomez, Marin Enrique. "Etude du comportement de la résistivité électrique des monochalcogénures de plutonium et des alliages de plutonium et americium." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10018.

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Abstract:

Cette these est une contribution a l'etude des proprietes de transport electrique de composes d'actinides. En particulier, nous reportons les premieres mesures de resistivite electrique a haute temperature sur des monocristaux de composes de plutonium. Pour cela, nous avons mis au point un appareillage de mesure de resistivite electrique a haute temperature (entre 300k et 1000k) en boite a gants pour des echantillons de 4mm a 10mm de longueur. Nous avons developpe un nouveau type de porte-electrode afin d'etablir des contacts electriques sur l'echantillon selon une configuration quatre pointes. Nous avons etendu au domaine des hautes temperatures les mesures preexistantes de resistivite a basse temperature des monochalcogenures de plutonium. Nous observons un comportement de type kondo entre 310k et 450k pour pus, entre 250k et 400k pour puse, et entre 200k et 340k pour pute. A des temperatures plus elevees, nous observons un comportement semiconducteur non degenere entre 440k et 590k pour pus, entre 380k et 510k pour puse, et entre 330k et 460k pour pute ; avec des bandes interdites de 0. 248ev, de 0. 185ev et de 0. 175ev pour pus, puse et pute respectivement. Ces resultats sont discutes en fonction de trois modeles: semiconducteur relativiste, modele localise et modele de valence intermediaire. Une interpretation definitive du comportement observe necessite les resultats des mesures de susceptibilite magnetique a haute temperature. Nous avons etudie egalement la localisation progressive des electrons 5f entre le plutonium et l'americium metaux, au moyen des mesures de resistivite a haute et a basse temperature des alliages pu#1#-#xam#x. A partir des resultats experimentaux, nous deduisons un renforcement des fluctuations de spin du plutonium metal pour une faible dissolution avec l'americium (pu#0#. #9am#0#. #1), du a l'affaiblissement de l'hybridation des electrons 5f du plutonium. Pour des concentrations d'americium plus elevees (x entre 0. 1 et 0. 25), ces fluctuations de spin disparaissent comme consequence de la croissance distance entre les atomes de plutonium. La progressive localisation des electrons 5f du plutonium conduit a un comportement d'impuretes kondo isolees

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Nguyen, Anh Quan. "Evaluation non destructive du gradient de teneur en eau dans les structures en béton armé par résistivité électrique." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30380/document.

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Abstract:

Nous proposons une nouvelle procédure de mesure permettant de tracer la courbe de résistivité en fonction de l'écartement électrode de courant-électrode de potentiel relié à la profondeur d'investigation et au gradient de teneur en eau. Les mesures de résistivité au droit des armatures sont réalisées et une procédure d'inversion permettant de remonter au gradient de résistivité est mise en place. Deux types de mesures ont été effectués expérimentalement, sur des dalles en béton armé et non armée. Deux types de gradient sont étudiés : le séchage et l'humidification. La présence de l'armature diminue significativement la résistivité à cause d'un effet de court-circuit. Les mesures montrent l'intérêt de la procédure pour l'étude du gradient de teneur en eau. Pour la partie numérique la simulation a montré que la mesure de résistivité permet effectivement de déterminer le gradient de résistivité et de définir les paramètres électrochimiques de l'acier via le modèle de Butler-Volmer
We propose a new measurement procedure that allows drawing a resistivity curve as a function of the spacing between current electrode and potential electrode which is linked to the investigation depth and the water content gradient. The resistivity measurements above the rebars are performed and an inversion procedure to assess the resistivity gradient is carried out. For the experimental part two kinds of measurement are performed on concrete slabs (reinforced and unreinforced). Two gradient types are studied: drying and wetting. The presence of the reinforcement significantly decreases the measurement of the resistivity. The measurements show the interest of the proposed procedure for the study of the water content gradient. Two measurement results were considered in numerical analyses. The simulation shows that it is possible to assess the resistivity gradient and the electrochemical parameters of the rebar via the Butler-Volmer model

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Gauvin, Guillaume, and Guillaume Gauvin. "Investigation de l'augmentation de la résistivité des barres collectrices utilisées dans les cuves d'électrolyse d'aluminium." Master's thesis, Université Laval, 2011. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22906.

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Abstract:

La durée de vie des cuves d’électrolyse d’aluminium peut atteindre jusqu’à 3000 jours. Pendant cette période, les blocs cathodiques subissent divers changements physico-chimiques qui pourraient entraîner une augmentation de la résistivité électrique. L'augmentation peut être due à la migration du carbone de la fonte à la barre d'acier, à l’écart géométrique entre le bloc cathodique et la fonte, la fissuration de la cathode, etc. Ce mémoire se concentre toutefois uniquement sur l'évolution de la résistivité électrique dans les barres collectrices. Pour révéler les principaux phénomènes responsables de l'augmentation de la résistivité électrique, des analyses chimiques, des tests de résistivité électrique et des métallographies ont été faits sur deux barres d’acier prises à partir de cellules Hall-Héroult après autopsies. La perte de tension ainsi que la température ont été mesurées sur 16 échantillons le long de chaque barre d’acier. La résistivité électrique peut atteindre 1,21μΩ-m pour une barre d'acier de 2505 jours.
La durée de vie des cuves d’électrolyse d’aluminium peut atteindre jusqu’à 3000 jours. Pendant cette période, les blocs cathodiques subissent divers changements physico-chimiques qui pourraient entraîner une augmentation de la résistivité électrique. L'augmentation peut être due à la migration du carbone de la fonte à la barre d'acier, à l’écart géométrique entre le bloc cathodique et la fonte, la fissuration de la cathode, etc. Ce mémoire se concentre toutefois uniquement sur l'évolution de la résistivité électrique dans les barres collectrices. Pour révéler les principaux phénomènes responsables de l'augmentation de la résistivité électrique, des analyses chimiques, des tests de résistivité électrique et des métallographies ont été faits sur deux barres d’acier prises à partir de cellules Hall-Héroult après autopsies. La perte de tension ainsi que la température ont été mesurées sur 16 échantillons le long de chaque barre d’acier. La résistivité électrique peut atteindre 1,21μΩ-m pour une barre d'acier de 2505 jours.
Life span of aluminium smelting electrolysis cells can reach up to 3000 days. During this period, cathode blocks go under various physical and chemical changes that could result in an increase of electrical resistivity. The increase may be due to carbon migration from the cast iron to the steel bars, gap evolution between the cathode block and the cast iron, cathode cracking, etc. This thesis focuses, however, only the evolution of electrical resistivity of collector steel bars. To reveal the main phenomena responsible for the electrical resistivity increase, chemical analysis, metallographic and electrical resistivity tests were conducted on two steels bars picked up from two Hall-Héroult cells after their autopsies. Cathode voltage loss and temperature were measured using electrically insulated internal probes and thermocouples on 16 samples from each steel bar. Electrical resistivity can reach up to 1.21μΩ-m for a steel bar aged for 2505 days and it depends on temperature and carbon concentration.
Life span of aluminium smelting electrolysis cells can reach up to 3000 days. During this period, cathode blocks go under various physical and chemical changes that could result in an increase of electrical resistivity. The increase may be due to carbon migration from the cast iron to the steel bars, gap evolution between the cathode block and the cast iron, cathode cracking, etc. This thesis focuses, however, only the evolution of electrical resistivity of collector steel bars. To reveal the main phenomena responsible for the electrical resistivity increase, chemical analysis, metallographic and electrical resistivity tests were conducted on two steels bars picked up from two Hall-Héroult cells after their autopsies. Cathode voltage loss and temperature were measured using electrically insulated internal probes and thermocouples on 16 samples from each steel bar. Electrical resistivity can reach up to 1.21μΩ-m for a steel bar aged for 2505 days and it depends on temperature and carbon concentration.

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Fiorentino, Eve-Agnès. "Phénomènes électrocinétiques et transport multiphasique en milieux poreux." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAH008/document.

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Abstract:

Le coefficient d'électrofiltration est simulé par méthode Lattice Boltzmann dans un chenal 2-D sur une grande gamme de salinité. L'influence de la permittivité et de la viscosité est discutée. La validité de l'équation d'Helmholtz Smoluchowski à de forts potentiels zeta est évaluée. Un modèle de conductivité intrinsèque est développé en prenant en compte les variations locales de conductivité, qui ont un impact significatif en la présence d'espèces polyvalentes. Étendu aux conditions non saturées, l'algorithme montre que la densité de charge électrique associée à l'interface eau-air est une composante clé. Le coefficient présente une attitude non monotone, avec une augmentation par rapport à l'état saturé. L'amplitude de cette augmentation dépend de l'état dynamique des bulles, mobiles ou piégées. L'aspect transport multiphasique est complété par une étude numérique de l'impact de la forme des échantillons sur la mesure des lois reliant saturation et pression capillaire en hydrologie
The electrokinetic coefficient is simulated in a large range of salinities using the Lattice Boltzmann method in a 2-D channel. The effect of permittivity and viscosity is discussed. The validity of the Helmholtz Smoluchowski equation using strong zeta potentials is assessed. A model of bulk fluid conductivity is derived, taking into account the local variations of conductivity which have a significant impact in the presence of polyvalent counterions. Extended to unsaturated conditions, the model shows that the electrical charge density associated to the air-water interface is a key component. The coefficient shows a non monotonous behaviour, with an enhancement compared to the saturated state. The magnitude of this enhancement depends on the dynamic state of the bubbles, moving or entrapped. The multiphase transport aspect is associated to a numerical study of the influence of the sample geometry on the measurement of the capillary pressure / saturation relationships used in hydrology

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El, Baroudi Majid. "Auscultation du pergélisol par méthodes géo-électriques : tomographie de polarisation provoquée, diagraphie et tomographie de résistivité électrique en forages." Doctoral thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/29864.

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Abstract:

Au Nunavik, Québec, suite à la déglaciation et aux transgressions marines le long des côtes des Baies d’Hudson et d’Ungava, des sédiments fins gélifs se sont déposés dans ces secteurs côtiers. Lors de l’émersion postglaciaire suivant le relèvement isostatique, ces dépôts marins ont été mis en contact avec l’air froid et un pergélisol riche en glace s’est formé. Les infrastructures des communautés Inuites qui se trouvent aussi le long des côtes du Nunavik peuvent donc être construites sur un pergélisol riche en glace et leurs infrastructures sont peut-être vulnérables à la dégradation du pergélisol. Cette vulnérabilité peut affecter le développement durable de ces communautés au niveau de la performance, des coûts d’entretien et de la pérennité de leurs infrastructures nordiques. Afin de répondre aux besoins en ingénierie nordique d’investigation efficace des environnements pergélisolés pour soit éviter les zones vulnérables à la dégradation du pergélisol ou soit concevoir des méthodes de mitigation de cette dégradation, des objectifs ont été fixés dans le cadre de ce projet de recherche au doctorat: 1) de déterminer un modèle géocryologique conceptuel d’une butte de pergélisol riche en glace en zone de pergélisol discontinu au Nunavik à partir de l’interprétation d’une série de cinq essais de pénétration au cône réalisés dans cette butte, 2) en tenant compte de ce modèle conceptuel et à l’aide de la modélisation directe en géophysique, de développer une approche géophysique originale basée sur différentes méthodes géo-électriques pour l’auscultation du pergélisol, 3) de tester cette approche géophysique sur la butte de pergélisol riche en glace précédente, et 4) de développer des connaissances sur la géocryologie des buttes de pergélisol au Nunavik. Le site d’études est localisé dans une vallée profonde près de la communauté Inuite d’Umiujaq sur la côte est de la Baie d’Hudson. Des environnements pergélisolés caractéristiques du Nunavik dont notamment des buttes de pergélisol riche en glace sont facilement accessibles à partir de cette communauté. La méthodologie de recherche comprend l’utilisation de la modélisation directe à partir d’un modèle géocryologique de la butte de pergélisol étudiée pour concevoir l’investigation géophysique par tomographies de polarisation provoquée et diagraphies de résistivité électrique. Des tomographies bidimensionnelles et tridimensionnelles de polarisation provoquée ainsi que des diagraphies de résistivité électrique ont ensuite été réalisées pour caractériser le pergélisol du site d’étude. L’inversion et l’interprétation de ces levés géo-électriques ont permis de définir des modèles unidimensionnels, bidimensionnels et voire même tridimensionnels de résistivité et de chargeabilité électrique du site d’étude. Le modèle géocryologique initial de la butte de pergélisol étudiée a été amélioré en tenant compte des résultats de l’investigation géo-électrique. Le coeur riche en glace de la butte de pergélisol a été délimité avec précision à l’aide de cette approche d’investigation géo-électrique. En conclusion, l’approche d’investigation géo-électrique développée dans le cadre de ce projet de recherche au doctorat pour l’auscultation bidimensionnelle et tridimensionnelle du pergélisol peut être utilisée pour identifier des zones vulnérables à la dégradation du pergélisol avant la construction d’infrastructures nordiques ou au droit de telles infrastructures déjà construites pour évaluer leur vulnérabilité.
In Nunavik (Québec), frost-susceptible marine sediments were deposited along the coasts of Hudson Bay and Ungava Bay after their deglaciation and during the subsequent marine transgression. Following the postglacial emersion due to the isostatic uplift, the marine deposits came in contact with the cold air and ice-rich permafrost formed in these deposits. Therefore, the Inuit communities located along the coasts of Nunavik may be built on ice-rich permafrost and their infrastructures may be vulnerable to permafrost degradation. This vulnerability may impact the sustainable development of these communities affecting the performance, maintenance costs and service life of their infrastructures. In answer to the needs of efficient permafrost investigation in cold regions engineering to avoid zones vulnerable or use mitigation method to permafrost degradation, the main goals of this doctoral research project are: 1) to assess a conceptual geocryological model of an ice-rich permafrost mound in the discontinuous permafrost zone in Nunavik from the interpretation of five cone penetration tests carried out in the mound, 2) taking into account the previous model and using the forward modelling approach in geophysics, to develop an innovative geophysical approach based on different geo-electrical methods for permafrost investigation, 3) to test this geophysical approach for the characterization of the previous ice-rich permafrost mound, and 4) to contribute to knowledge development on the geocryology of permafrost mounds in Nunavik. The study site is located in a deep valley near the Inuit community of Umiujaq along the east coast of Hudson Bay. Permafrost environments characteristic of Nunavik such as ice-rich permafrost mounds are found in this valley which is accessible from this community. The research methodology consists in using the forward modelling approach in geophysics taking into account the conceptual geocryological model of the studied ice-rich permafrost mound to design the geophysical investigation based of induced polarization tomography and electrical resistivity logging. Two-dimensional and three-dimensional induced polarization tomography and electrical resistivity logging were then performed of the study site. Unidimensional, two-dimensional and three-dimensional models of electrical resistivity and chargeability of the study site were found from the inversion of these geo-electrical surveys. The conceptual geocryological model was then improved by interpretating these geo-electrical models. The ice-rich core of the permafrost mound was accurately delineated using this geophysical approach. In conclusion, the geo-electrical investigation approach developed herein for the two-dimensional and three-dimensional characterization of ice-rich permafrost environments can be used to delineate zones vulnerable to permafrost degradation before the construction of northern infrastructures or along existing infrastructures to assess their vulnerability.

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Sirhan, Asal. "Méthodes électrique et électromagnétique d’exploration rapide du sous-sol : application à l’hydrogéologie et nouveau développement instrumental." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066528.

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Abstract:

Les stratégies d’exploration de subsurface sont basées sur les méthodes de reconnaissance rapides« à grand rendement »;principalement les méthodes géoélectriques (TDEM et ERT). Une fois cartographiées,les mesures donnent une vue d’ensemble de la zone prospectée et une description 3D complète de la structure électrique du sous-sol. Dans le cadre de cette thèse, les méthodes électrique et électromagnétique ont été appliquées en France et en Palestine afin de: identifier la succession des couches en présence, définir le système hydrogéologique,dans des régions humides et dans des régions semi-arides, et évaluer les aspects environnementaux associés à la gestion de l’eau souterraine dans la perspective d’un développement durable en Palestine. Ces études conduisent à proposer de nouveaux outils d’investigation;un nouveau capteur de champ électrique pour la RMT capable de réaliser la mesure de la composante de champ électrique horizontal (Ex) dans l'air sans aucun contact avec le sol, contrairement à la pratique actuelle. Une telle solution permet à la fois des mesures plus rapides et de limiter les effets des hétérogénéités superficielles. L’appareillage comprend ainsi un dipôle électrique et une boucle magnétique montés sur du matériel léger d’où une exploration rapide du sous sol par la mesure simultanée des composantes magnétiques et électriques horizontales. L’émission,basse fréquence, de France Inter (162 kHz) a été choisie comme source,le rapport entre les deux composantes donnant accès à une résistivité apparente selon la formule de Cagniard. Le prototype a été évalué par la réalisation d'un essai sur le terrain à Grignon. Ce test a confirmé la fiabilité de la nouvelle sonde.

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Medina, Bañuelos Verónica. "Représentation tridimensionnelle de l'activité électrique cérébrale." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD432.

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Abstract:

La cartographie cérébrale est une représentation des signaux électriques enregistrés à la surface du scalp. Elle permet de mettre en évidence des relations spatiales et temporelles entre les différentes structures du cortex cérébral, tache difficile à accomplir avec une analyse directe des signaux. Les cartes obtenues représentent une image qui synthétise ces relations. Nous avons cité les problèmes qui se présentent lors de la construction des cartes et nous proposons différentes méthodes pour l'amélioration de cette représentation. Tout d'abord les méthodes de reconstruction des cartographies qui effectuent le calcul sur une surface sphérique sont comparées, conduisant au choix d'une méthode précise et efficace. Ensuite, un ensemble d'algorithmes est proposé, permettant une représentation tridimensionnelle d'un objet synthétique qui simule la forme réelle d'une tète humaine. Deux exemples d'application sont présentés. L'analyse des points épileptiques intercritiques à l'aide de la cartographie tridimensionnelle nous a permis d'évaluer les avantages du système proposé. La dernière partie est consacrée à l'étude des potentiels évoqués visuels, dont l'analyse d'une population de référence nous a conduit à la classification topographique de deux groupes présentant des réponses visuelles normales

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Assi, Jean Patrice. "Contribution de la tomographie électrique 3D à la détermination de la variabilité spatiale du sol à l'échelle décimétrique : application au suivi des phénomènes d'infiltrations rapides." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066064.

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Abstract:

Ce mémoire présente les résultats de deux expérimentations conduites sur deux sites pédologiques tests. Il concerne l'application de la tomographie électrique à l'étude de la variabilité de la teneur en eau des sols, à l'échelle décimétrique d'une part et au suivi de l'infiltration dans deux fosses pilotes, d’autre part. Les deux premiers chapitres sont d'ordre introductif et méthodologique. Dans le premier chapitre l'application de toutes les méthodes géophysiques classiques à l'étude des sols est examinée. À la suite de cet exposé les grandes lignes des sciences du sol sont également décrites et discutés. Le second chapitre est dédié dans sa presque totalité à la technique dite « tomographie électrique 3D ». L'exposé débute par les notions fondamentales propres aux méthodes électriques à courant continu et en particulier à la résistivité ou à la conductivité des sols et des formations géologiques. La différence entre la zone saturée des sols non argileux, dans laquelle la loi d'Archie s'applique et la zone non saturée est bien mise en évidence. Il est proposé que des travaux spécifiques soient menés en laboratoire pour déterminer au mieux une loi nécessairement voisine de celle d'Archi décrivant les variations de la résistivité d'un sol avec la porosité, la teneur en eau, la température et la teneur en argile. L'exposé se poursuit par la présentation des équations fondamentales de la prospection électrique. Le sondage électrique, outil d'investigation des structures 1 D est brièvement décrit en insistant sur ses avantages et ses limites. C’est pour dépasser ses limites que la tomographie électrique 2 D et 3D ont été développées. La tomographie 3D est présentée en détail dans le corps de ce chapitre, depuis la mise en œuvre sur le terrain jusqu'au traitement et à l'inversion des données qui conduit à un modèle 3 D de la répartition des résistivités vraies au sein du cube étudié. La comparaison entre les différents dispositifs classiques - bipôle, tripôle et quadripôle - est détaillée en matière de sensibilité, de profondeur d'investigation et d'amplitude du signal mesuré. Des tableaux comparatifs quantitatifs sont présentés qui confirment les conclusions généralement acceptées par les géophysiciens d'expérience. Le troisième chapitre est consacré à l'expérience conduite à Ouarville avec un dispositif de 96 électrodes pour une superficie totale couverte d'environ 4 m x 5,50 m. Trois conclusions s'imposent : (1) la topographie du substratum calcaire est cartographié par latomographie électrique avec une bonne concordance avec l'information directe obtenue par les sondages ; (2) la résistivité électrique des sols décroît avec la teneur en eau avec une loi de proportionnalité ou quelque peu plus rapide que la proportionnalité ; (3) les variations spatiales de la teneur en eau au sein de chaque horizon sont d'amplitude trop faibles pour pouvoir être corrélées avec les cartes de résistivités vraies aux profondeurs correspondantes. En d'autres termes, les variations spatiales des résistivités à l'intérieur de chaque horizon dépendent d'un autre paramètre que la teneur en eau. Ce pourrait être la masse volumique (Besson et al. 2004). Mais le contrôle n’a pas été effectué. Le dernier chapitre concerne le suivi de l'infiltration d'eau douce et d'eau salée dans une fosse où le milieu est de type sableux ; la seconde fosse est emplie d’une argile autochtone. Les hétérogénéités des remplissages de chacune de ces fosses sont clairement cartographiées par la tomographie électrique 3D avant que les opérations d'infiltration ne commencent. Ces hétérogénéités expliquent la variabilité spatiale des vitesses d'infiltration et d'évaporation dans chacune de ces fosses. Huit pseudo-logs de résistivités sont suivis avec des pas de temps d'environ un quart d'heure pour une durée totale de l'expérimentation supérieure à deux heures. Les résultats obtenus sur chacune des fosses permettent d'établir qualitativement et quelquefois quantitativement une relation entre l'évolution temporelle de la résistivité et les phénomènes d’infiltration et de diffusion.

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Guissi, Guillaume Claver. "Contribution à l'étude des corrélations entre les variations de résistivité électrique et les variations de la résistance à la compression." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1249.

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Abstract:

La caractérisation non destructive des propriétés mécaniques d'un ouvrage de béton présente un intérêt majeur pour les gestionnaires d'ouvrages. Les méthodes électriques d'auscultation sont principalement utilisées pour mesurer le risque de corrosion, le degré de saturation et, récemment, pour la détection des fissures et l'estimation de la résistance à la compression des ouvrages. La résistivité électrique et la résistance à la compression étant notamment reliées à la porosité du béton, nous avons, dans le cadre de ce mémoire, cherché à établir d'éventuelles corrélations entre les variations des propriétés mécaniques et les propriétés électriques. Dans cette perspective deux séries d'essais ont été réalisées. Une première série d'essais a été conduite de manière à comparer la résistivité électrique de différents bétons, mortiers et coulis. Également, afin de mettre en relief le potentiel de la mesure de la résistivité électrique à déceler la présence d'ions chlorures au sein de la microstructure du béton, une deuxième série d'essais a fait l'objet de mesure de résistivité électrique.--Résumé abrégé par UMI.

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Srayeddin, Iyad. "Transferts hydriques sol-plante et extraction racinaire : une approche de la spatialisation des prélèvements hydriques par tomographie de résistivité électrique." Avignon, 2009. http://www.theses.fr/2009AVIG0617.

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Abstract:

Une meilleure connaissance du fonctionnement du prélèvement hydrique par les racines des plantes est nécessaire pour améliorer les stratégies de gestion de la ressource en eau et, à ce titre, comprendre l’acquisition de l’eau du sol par les systèmes racinaires reste un objectif important de la recherche agronomique. Cependant, la caractérisation du fonctionnement du transfert hydrique sol-plante et la spatialisation des prélèvements à l’échelle parcellaire reste problématique. Le milieu sol-plante est un système complexe, variable dans l’espace et dans le temps. La réduction et l’épuisement de l’eau dans la zone racinaire sont contrôlés par le sol, la plante et les facteurs climatiques. Pour pouvoir spatialiser l’extraction hydrique à l’échelle de la population de plantes (échelle parcellaire), il est nécessaire de posséder un moyen permettant d’estimer l’extraction hydrique et sa variabilité reflétant à la fois l’hétérogénéité globale et spatiale de la population et celle du milieu. Dans ce contexte, nous avons utilisé la Tomographie de Résistivité Electrique (ERT) comme approche alternative aux méthodes classiques de mesures hydriques (bilan hydrique) pour estimer les prélèvements hydriques des racines. Cette méthode est basée sur une mesure spatialisée de la résistivité électrique du sol, qui est elle-même reliée à la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau. La cartographie 2D ou 3D de la résistivité et ses variations dans le temps seront alors reliées aux variations de teneur en eau et aux prélèvements hydriques distribués dans l’espace. Les objectifs de cette étude expérimentale sont d’évaluer les apports de la tomographie de résistivité électrique pour spatialiser les prélèvements hydriques à l’échelle parcellaire et pour analyser les transferts d’eau dans le système sol-plante, avec des plantes diverses et une disponibilité en eau variable. Pour cela, nous avons travaillé avec trois types de plante (Maïs, Sorgho, Féverole) présentant des systèmes racinaires et des capacités de prélèvement d’eau différents. Ces plantes ont été soumises à trois conditions de disponibilité en eau allant de bien irrigué à sec. Nous avons pu estimer l’extraction hydrique à l’échelle parcellaire par une approche directe utilisant la variation temporelle de la résistivité électrique du sol ou par une calibration entre résistivité électrique et teneur en eau établie in situ. Les cartes de prélèvements hydriques issues de cette estimation montrent la variation des prélèvements dans l’espace et le temps. L’estimation des prélèvements hydriques racinaires est donc réalisable à l’échelle parcellaire. Cependant, l’estimations spatiale des ces prélèvements par ERT présente des limites plus ou moins fortes liées à la sensibilité de mesure (sensibilité décroissante en profondeur, erreur RMS de la calibration teneur en eau-résistivité de l’ordre de 0. 03 cm3. Cm-3), au dispositif de mesures (résolution décroissante en profondeur avec une disposition d’électrodes en surface) et aux conditions expérimentales (problèmes de mesures dans les sol secs et argileux : problème de contact sol électrodes et hétérogénéité induite par la fissuration). Ce travail présente donc une première étape méthodologique, montrant la faisabilité de l’utilisation de l’ERT dans une quantification spatiale du prélèvement si des données hydriques sont disponibles conjointement, et s’inscrit dans une démarche plus générale de compréhension de l’hétérogénéité spatiale de l’extraction en relation avec les propriétés du sol et le développement du système racinaire
A better knowledge of the functioning of water uptake by plant roots is necessary in order to optimize agricultural water resources management. To this respect, the understanding of the acquisition of soil water by root systems is an important objective of agronomical research. However, characterization of water transfer in the soil-plant system and the spatialization of water uptake at the field scale are still problematic and challenging. Soil - plant environment is a complex system, varying in time and space. The depletion of soil water in the rooted zone is controlled by soil, plant and climatic factors. In order to spatialize the water uptake at the plant’s population scale, methodologies and proxy variable allowing an estimation of water extraction and its variability are highly needed. This would reflect simultaneously the overall and spatial heterogeneity of the population and its growing medium. To this aim, we used the Electrical Resistivity Tomography (ERT) as an alternative approach to the classical methods of water measurements (local soil water balance) for estimating root water uptake. ERT results in a spatial estimation of soil electrical resistivity, the latter being related to the variability of soil water content. 2D or 3D imaging of soil electrical resistivity and its variations with time are related to water content variations as well as water extraction distribution in soil. This experimental study aims at evaluating ERT for spatializing water uptake at the field scale with various plants and different levels of water availability. Three types of plant (Maize, Sorghum and Broad bean) were selected because they exhibit different root systems morphologies and /or and water extraction capacities. These crops were subjected in the field to three levels of water availability ranging from rain fed to full irrigation. Water extraction and its variability, at the field scale, was estimated firstly by a “direct” approach which empirically links the temporal difference in soil electrical resistivity and the uptake. Secondly, an “indirect” more general approach, using in situ calibration between soil electrical resistivity and water content into a spatialized water balance calculation has been used. The water uptake images resulting from these estimations show high spatial and temporal variation of water uptake. The estimation of root water uptake at field scale by ERT is thus possible. However, this spatial estimation can be more or less severely restricted by different constraints which are related to: ERT sensitivity (decrease of ERT sensitivity with depth, accuracy of the in situ water content-resistivity calibration relationship: RMSE ~ 0. 03 cm3. Cm-3), the type of ERT measurement setup (decrease of resolution with depth with a surface array) and to the environmental conditions (problems for ERT measurements in dry and clay soil: decrease of soil-electrode contact and increase of soil heterogeneity due to soil cracking). This work contributes to a first methodological step, showing the possible use of ERT for spatializing and quantifying the spatial variations of root water uptake, if soil hydrodynamic data are available. More globally, this work traces new developments in the understanding of the spatial heterogeneity of root water uptake in relation with soil properties and root system growth

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Savard, Catherine. "Imagerie électrique de la sous-fondation pergélisolée des pistes d'atterrissage au Nunavik." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23595/23595.pdf.

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Abstract:

Le climat du Nunavik s’est réchauffé de près de 3 °C entre 1990 et 2000. Ce réchauffement climatique affecte le régime thermique et la stabilité du pergélisol. Des impacts de ce réchauffement touchent les pistes d’atterrissage du Nunavik, lien vital entre les communautés nordiques et le sud du Québec. Il est donc fondamental de connaître les conditions physiques du pergélisol sous ces infrastructures pour anticiper les impacts du réchauffement climatique prévu pour le prochain siècle aux hautes latitudes. À cette fin, l’auscultation non destructive des milieux physiques à l’aide de méthodes géophysiques est une avenue intéressante. Des profilages de résistivité électrique avec un système couplé capacitivement et des levés de géoradar ont été réalisés le long des pistes d’atterrissage des communautés de Tasiujaq, Aupaluk, Kangirsuk et Quaqtaq en Ungava. Intégrés ensemble, l’interprétation des résultats des deux méthodes géophysiques a permis de produire une coupe stratigraphique du remblai de piste et des conditions de pergélisol sous chaque piste.

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Savard, Catherine, and Catherine Savard. "Imagerie électrique de la sous-fondation pergélisolée des pistes d'atterrissage au Nunavik." Master's thesis, Université Laval, 2006. http://hdl.handle.net/20.500.11794/18689.

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Abstract:

Le climat du Nunavik s'est réchauffé de près de 3 [degré]C entre 1990 et 2000. Ce réchauffement climatique affecte le régime thermique et la stabilité du pergélisol. Des impacts de ce réchauffement touchent les pistes d'atterrissage du Nunavik, lien vital entre les communautés nordiques et le sud du Québec. Il est donc fondamental de connaître les conditions physiques du pergélisol sous ces infrastructures pour anticiper les impacts du réchauffement climatique prévu pour le prochain siècle aux hautes latitudes. À cette fin, l'auscultation non destructive des milieux physiques à l'aide de méthodes géophysiques est une avenue intéressante. Des profilages de résistivité électrique avec un système couplé capacitivement et des levés de géoradar ont été réalisés le long des pistes d'atterrissage des communautés de Tasiujaq, Aupaluk, Kangirsuk et Quaqtaq en Ungava. Intégrés ensemble, l'interprétation des résultats des deux méthodes géophysiques a permis de produire une coupe stratigraphique du remblai de piste et des conditions de pergélisol sous chaque piste.
Le climat du Nunavik s'est réchauffé de près de 3 [degré]C entre 1990 et 2000. Ce réchauffement climatique affecte le régime thermique et la stabilité du pergélisol. Des impacts de ce réchauffement touchent les pistes d'atterrissage du Nunavik, lien vital entre les communautés nordiques et le sud du Québec. Il est donc fondamental de connaître les conditions physiques du pergélisol sous ces infrastructures pour anticiper les impacts du réchauffement climatique prévu pour le prochain siècle aux hautes latitudes. À cette fin, l'auscultation non destructive des milieux physiques à l'aide de méthodes géophysiques est une avenue intéressante. Des profilages de résistivité électrique avec un système couplé capacitivement et des levés de géoradar ont été réalisés le long des pistes d'atterrissage des communautés de Tasiujaq, Aupaluk, Kangirsuk et Quaqtaq en Ungava. Intégrés ensemble, l'interprétation des résultats des deux méthodes géophysiques a permis de produire une coupe stratigraphique du remblai de piste et des conditions de pergélisol sous chaque piste.

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Buvat, Solène. "Caractérisation de l'organisation spatiale de la couverture pédologique par mesure de la résistivité électrique : application à la cartographie des sols en contexte agricole." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066497.

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Abstract:

L'importance croissante des problématiques environnementales entraîne un regain d'intérêt pour les sols. Les nombreux aléas auxquels ils sont soumis les fragilisent et affectent leurs propriétés. Une gestion et une protection optimales des sols passe par une connaissance approfondie de leur variabilité spatiale. L'objectif des travaux présentés est d’exploiter les données issues de la prospection électrique, afin d'exploiter le pouvoir discriminant de la résistivité électrique vis-à-vis des différents horizons d'une couverture pédologique, en vue d'en caractériser les propriétés géométriques. Tout d'abord, une modélisation de mesures de résistivité électrique multi-profondeurs a été réalisée en vue de définir une stratégie de prospection optimale, et d'évaluer les performances et limites de la méthode électrique. L'étude expérimentale d'une tranchée ouverte sur plusieurs mètres, couplant prélèvements de sols et mesure de résistivité, a permis de caractériser la variabilité verticale et latérale des horizons de la couverture pédologique. Des relations entre résistivité électrique et propriétés pédologiques telles que teneur en eau massique, teneur en eau volumique ou masse volumique apparente de sol ont également été établies. Enfin, une méthode originale d'exploitation de données électriques issues d'une prospection multi-profondeurs a été proposée. Basée sur une taxonomie géophysique et pédologique, elle a permis, par la cartographie de profils verticaux de résistivité apparente, de retrouver des délinéations concordantes avec celles d'une carte des sols. Cette approche constitue un outil précieux pour l'étude de la variabilité spatiale de la couverture pédologique
The increasing importance of environmental issues has led to a renewed interest in soils. Soils are subjected to numerous hazards that may threaten their quality and affect their properties. An optimal management and protection of soils goes through an accurate knowledge of their spatial variability. The goal of the presented work is to make use of electrical survey data through relying on the discriminating power of electrical resistivity towards the different horizons composing the soil cover in order to characterize their geometrical and typological properties. First of all, modeling of multi-depth electrical resistivity measurements was performed in order to define an optimal survey strategy and assess the efficiency and limitations of electrical method. The experimental study of a trench dug along several metres, including soil sampling and resistivity measurements, permitted us to characterize the vertical and lateral variability of the soil cover’s horizons. Relationships between electrical resistivity and pedological properties such as mass water content, volume water content or soil bulk density were established. Finally, a new and original method for exploiting data generated by multi-depth electric resistivity survey was put forward. The method is based on the confrontation of geophysical and pedological taxonomies, and on the mapping of vertical apparent resistivity profiles. It allowed finding back soil cartographic unit outlines that were coherent with the previously available soil map. This approach is a valuable tool for studying soil cover spatial variability and has potential for setting up a (semi-)automated method of soil mapping

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Jardani, Abderrahim. "Nouvelles approches géophysiques pour l’identification des dolines et des cavités souterraines dans un contexte karstique." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES045.

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Abstract:

La méthode de potentiel spontané a énormément évolué durant ces dernières années. Dans ce cadre, nous apportons notre contribution à l’utilisation de la méthode de potentiel spontané dans la cas de l’hydrogéologie karstique : (1) son efficacité à cartographier la géométrie des nappes de sub-surface temporaires et (2) l’identification des écoulements préférentiels drainés vers des zones de karstification (les dolines et crypto-dolines). Les dolines sont en effet des points d’engouffrements qui permettent l’introduction rapide des eaux de surface vers l’aquifère profond contenu dans la craie. Dans cette thèse, nous avons réussi à cartographier les dolines grâce à leur signature en potentiel spontané généré par les écoulements préférentiels rapide vers les dolines et le couplage électrocinétique. La prospection en potentiel spontané, réalisée à la fois pendant une période pluvieuse et une période « sèche », révèle une relation entre les propriétés hydroélectriques de la zone vadose et les mesures de potentiel électrique mesuré à la surface du sol ; ces dernières confirment que la percolation de l’eau et l’évapotranspiration au travers des loess vers les dolines se traduisent par des signatures électriques respectivement négatives et positives. Dans le domaine géotechnique, nous avons ouvert un nouveau domaine d’application du potentiel spontané. En Haute-Normandie, dans le contexte crayeux, connu par la présence de milliers de cavités souterraines anthropiques abandonnées appelées marnières. La localisation de ces cavités était un challenge pour les géophysiciens. Nous avons démontré l’efficacité de la méthode de potentiel spontané pour localiser le toit des cavités à partir d’impact des cavités sur la géométrie des circulations hydriques dans le sous-sol et le contraste de résistivité électrique entre la cavité et son encaissant. Concernant l’inversion des signaux associés à l’électrofiltration, nous avons développé deux nouvelles méthodes d’inversion en trois dimensions qui permettent d’obtenir la géométrie des circulations hydriques dans le sous-sol (i. E. , le niveau piézométrique de la nappe superficielle) à partir des mesures de potentiel spontané effectuées à la surface du sol. Nous montrons ainsi que cette méthode peut aussi être combinée avec d’autres méthodes géophysiques y compris des méthodes actives comme c’est le cas des méthodes électromagnétiques à basses fréquences (EM31 et EM34) dont les résultats peuvent être traités avec des algorithmes d’inversion jointe
The self-potential method has strongly evolved during the last few years. In this Ph-D thesis, We have investigated the usefulness of this method in the context of karstic hydrogeology. Our goals were (1) to test its efficiency to map the pattern of trensient aquifers in the shallow subsurface and (2) to use this method to locate preferential drainage pathways associated with areas of preferential dissolution of the undrlying chalk formation (sinkholes and crypto-sinkholes). The sinkholes are indeed preferential ground water flow pathways that channels the shallow ground waters inside the deep aquifer located in the chalk formation at depth. We suceesfully located sinkholes from their self-potential signature evidencing the localization of preferential drainage pathways. Self-potential maps were obtained during the rainy season (spring) and the dry season (summer). These maps reveal the relationships between the hydrodynamics of the shallow ground water flow on one side and the hydroelectrical parameters of the vadose zone and the seld-potential measurements obtained at the ground surface on the other side. These measurements confirm that the downward percolation of the ground water and the evapotranspiration in the vadose zone yield negative and positive self-potential signatures at the ground surface, respectively. In the field of engineering, we have developed a new application of the self-potential method to the detection of caves. Indeed, in Haute-Normandie (France), there are thousands of abandonned anthropic caves over the chalk plateau The development of a simple method to locate these abandonned caves was a really challenge for the geophysicists. We have demonstrated the usefulness of the self-potential method to detect the roof of the cavities because of the impact of the cavities on the geometry of the flow of the ground water and the electrical resistivity contrast between the cavity and the surrounding sedimentary formations. We have been working also on the inversion of self-potential signals made at the ground surface of the Earth and associated with groundwaer flow at depth (streaming potential). We have developed 3D algorithms to invert the self-potential response in term of geometry of the water table corresponding to the piezometric surface of the nunconfined aquifer. We have also demonstrated that the self-potential method can be combined with other geophysical methods, like low-frequency electromagnetic methods (EM31 and EM34), and jointly inverted

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Dissertations / Theses on the topic 'Imagerie de résistivité électrique'

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