In this article, we investigate the geometry of reductive group actions on algebraic varieties. Given a connected reductive group G, we elaborate on a geometric and combinatorial approach based on Luna-Vust theory to describe every normal G-variety with spherical orbits. This description encompasses the classical case of spherical varieties and the theory of T-varieties recently introduced by Altmann, Hausen, and Süss.
Résumé. Dans cet article, nous étudions la géométrie des opérations de groupes réductifs dans les variétés algébriques. Étant donné un groupe algébrique réductif connexe G, nous élaborons une approche géométrique et combinatoire basée sur la théorie de Luna-Vust pour décrire toute G-variété normale avec orbites sphériques. Cette description comprend le cas classique des variétés sphériques et la théorie des T-variétés introduite récemment par Altmann, Hausen et Süss. Contents 7 2. Combinatorics 9 2.1. Colored polyhedral divisors 9 2.2. The local structure theorem 15 2.3. Some technical lemmata 17 2.4. Localization of colored polyhedral divisors 18 2.5. Colored divisorial fans 21 2.6. Explicit construction 24 3. Classification 25 3.1. Equivariant birational type 25 3.2. Classification of G-varieties with spherical orbits 30 4. Invariant Weil divisors 32 5. Canonical class 35 References 37