Développement d'un modèle tridimensionnel couplant sur les approches "milieu poreux équivalent" et "réseau des fractures discrètes" pour la modélisation de l'écoulement dans les massifs fissurés PDF Download
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Author: Luis Francisco de Lope Alonso
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Languages : fr
Pages : 100
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Book Description
LA MODELISATION DES MILIEUX FRACTURES, DANS LE CADRE DE L'ANALYSE DE SURETE DU STOCKAGE DES DECHETS RADIOACTIFS DANS DES FORMATIONS GEOLOGIQUES PROFONDES, REPOSE SUR DEUX TYPES DE MODELES EN FONCTION DE L'ECHELLE D'ETUDE: LE MILIEU POREUX EQUIVALENT A L'ECHELLE LOCALE ET LE MODELE A FRACTURES DISCRETES A L'ECHELLE REGIONALE. UN OUTIL NUMERIQUE A ETE DEVELOPPE BASE SUR LE RACCORDEMENT DE CES DEUX MODELES. A L'AIDE DU MODELE CONCU, UN SITE IDEAL EST SIMULE EN UTILISANT DES DONNEES PROVENANT DE SITES REELS. LA PERMEABILITE REGIONALE EST ISSUE DU SITE D'AURIAT. LA DISTRIBUTION DES PARAMETRES DE LA FRACTURATION EST INSPIREE DE FANAY-AUGERES. NEANMOINS, PLUSIEURS DONNEES ONT ETE MODIFIES AFIN DE REPRESENTER DES CONDITIONS PLUS REALISTES. LES PARAMETRES CLES CONSIDERES COMME INDICATEURS DU COMPORTEMENT HYDRAULIQUE DU MODELE SONT LA DISTRIBUTION DES CHARGES ET LES DEBITS SUR PLUSIEURS PLANS DU DOMAINE
Author: Luis Francisco de Lope Alonso
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Languages : fr
Pages : 100
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LA MODELISATION DES MILIEUX FRACTURES, DANS LE CADRE DE L'ANALYSE DE SURETE DU STOCKAGE DES DECHETS RADIOACTIFS DANS DES FORMATIONS GEOLOGIQUES PROFONDES, REPOSE SUR DEUX TYPES DE MODELES EN FONCTION DE L'ECHELLE D'ETUDE: LE MILIEU POREUX EQUIVALENT A L'ECHELLE LOCALE ET LE MODELE A FRACTURES DISCRETES A L'ECHELLE REGIONALE. UN OUTIL NUMERIQUE A ETE DEVELOPPE BASE SUR LE RACCORDEMENT DE CES DEUX MODELES. A L'AIDE DU MODELE CONCU, UN SITE IDEAL EST SIMULE EN UTILISANT DES DONNEES PROVENANT DE SITES REELS. LA PERMEABILITE REGIONALE EST ISSUE DU SITE D'AURIAT. LA DISTRIBUTION DES PARAMETRES DE LA FRACTURATION EST INSPIREE DE FANAY-AUGERES. NEANMOINS, PLUSIEURS DONNEES ONT ETE MODIFIES AFIN DE REPRESENTER DES CONDITIONS PLUS REALISTES. LES PARAMETRES CLES CONSIDERES COMME INDICATEURS DU COMPORTEMENT HYDRAULIQUE DU MODELE SONT LA DISTRIBUTION DES CHARGES ET LES DEBITS SUR PLUSIEURS PLANS DU DOMAINE
Author: Daniela Blessent
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Category : Hydrogeology
Languages : en
Pages : 0
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Une nouvelle approche de modélisation des milieux géologiques fracturés représentés par un modèle conceptuel de fractures discrètes et déterministes est présentée dans cette thèse. L'objectif principal de l'étude est de reproduire l'hétérogénéité et la complexité des milieux poreux fracturés dans un modèle géométrique tridimensionnel afin d'effectuer des simulations numériques dans le but d'améliorer les capacités de modélisation en hydrogéologie. Ceci est réalisé à travers le couplage entre une plateforme de modélisation géologique (GOCAD) et un code numérique (HydroGeoSphere). Les principaux défis à relever sont: la représentation géométrique du réseau de fractures, la sélection d'un maillage approprié pour la discrétisation spatiale du domaine de simulation et l'adaptation du code numérique à ce maillage. La nouvelle approche est basée sur une première phase de modélisation géologique 3D, suivie par la génération d'un maillage tétraédrique 3D et par la simulation numérique de l'écoulement souterrain en conditions saturées et du transport de solutés. En général, le maillage tétraédrique s'avère plus adéquat que les maillages de blocs ou de prismes pour discrétiser les geometries complexes telles que les milieux fracturés. De plus, une définition alternative du maillage "dual", qui est essentiel pour appliquer la méthode numérique élément finis - volume de contrôle utilisée par HydroGeoSphere, est analysée et intégrée dans le code numérique. Le code numérique proposé est d'abord vérifié par l'intermédiaire de simples scénarios de simulation dont les solutions, analytiques et numériques, sont déjà connues. La complexité des simulations est augmentée de façon graduelle. L'approche de modélisation est finalement appliquée au site Olkiluoto (Finlande) où un laboratoire de recherche souterrain est en construction afin d'évaluer la faisabilité du stockage géologique profond de déchets nucléaires à haute activité. Les techniques de modélisation géologique mises au point permettent de modéliser facilement la géométrie des fractures identifiées à travers la caractérisation géologique in situ. De plus, le modèle numérique s'avère adéquat pour la simulation de l'écoulement et du transport de solutés dans ce site complexe. Ce travail de recherche présente une contribution au développement des techniques de modélisation hydrogéologique des milieux fracturés.
Author: SOUHEIL.. EZZEDINE
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Languages : fr
Pages : 208
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LA MODELISATION ANALYTIQUE CONTINUE DES ECOULEMENTS DANS LES MILIEUX FISSURES ET LES ALTERATIONS DE SURFACE A ETE POSSIBLE GRACE AUX ARTIFICES MATHEMATIQUES DES TRANSFORMATIONS ANALYTIQUES ET NUMERIQUES DE LAPLACE ET DE HANKEL. DES DEVELOPPEMENTS ASYMPTOTIQUES ONT PERMIS DE VALIDER LE COMPORTEMENT DU MODELE ANALYTIQUE POUR DES ESSAIS DE POMPAGES A COURTE ET LONGUE DUREE. QUELQUES SIMPLIFICATIONS DANS LA COMPLEXITE DU SCHEMA DE CALCULS NOUS ONT PERMIS UNE DEUXIEME VERIFICATION DU MODELE AVEC D'AUTRES MODELES DE STRUCTURES MOINS COMPLEXES. LA PRISE EN COMPTE DE L'ANISOTROPIE VERTICALE A ETE EGALEMENT TRAITEE. L'APPLICATION DU MODELE ANALYTIQUE ORIGINAL ETABLI AUX ESSAIS DE POMPAGE REALISES SUR TROIS SITES, UN EN FRANCE ET DEUX AUTRES EN AFRIQUE EST ASSEZ CONCLUANTE. NOTRE MODELE REPRESENTE FIDELEMENT LA PHYSIQUE MODELISEE CONTRAIREMENT A D'AUTRES MODELES SIMPLIFIES. L'ASPECT DISCONTINU DE CES FORMATIONS PERMET DIFFICILEMENT L'APPLICATION DES MODELES CONTINUS. EN SECONDE PARTIE, NOTRE DEMARCHE EST DE CONJUGUEE L'HYPOTHESE CONTINUE A L'ECHELLE D'UNE FISSURE, FAVORISANT UNE MODELISATION CONTINUE, A L'HYPOTHESE DISCONTINUE A L'ECHELLE DU MASSIF PRIS COMME UN ASSEMBLAGE DE FISSURES SIMPLES CONTINUES. CETTE DEMARCHE NOUS A PERMI D'ECRIRE UNE SOLUTION ANALYTIQUE A L'ECHELLE D'UNE FISSURE PAR LE BIAIS DE LA TRANSFORMEE DE LAPLACE ET D'ASSURER UN ASSEMBLAGE BOUT-A-BOUT DE TOUTES LES FISSURES GENEREES D'UNE FACON STOCHASTIQUE DISCRETE TRIDIMENSIONNELLE. QUELQUES EXEMPLES DE VALIDATION ET DE DEMONSTRATION EN MONO-, BI- ET TRI-DIMENSIONNEL SONT PRESENTES. UNE CONFRONTATION DU MODELE CONTINUE, DEVELOPPE EN PREMIERE PARTIE, AU MODELE DISCONTINU A ETE FAITE ET MONTRE L'EQUIVALENCE DES DEUX APPROCHES. UN ESSAI REEL D'INJECTIONS FORCEES REALISE A SOULTZ-SOUS-FORETS EN ALSACE A ETE SIMULE. LES RESULTATS MONTRENT QUE LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS MECANIQUES LORS DE L'INJECTION PEUT AMELIORER LA REPONSE DE NOTRE MODELE. LES FRACTURES NATURELLES QUI RECOUPENT LES MASSIFS SONT SOUMISES A L'EFFET DE CONTRAINTES NATURELLES, DONT L'EFFET CONSISTE A LES MAINTENIR COMPRIMEES TANDIS QUE LA MISE EN CIRCULATION LORS DE L'INJECTION D'UN FLUIDE TEND A PRODUIRE L'EFFET INVERSE. LA GEOMETRIE DES ESPACES VIDES QUI EST FONCTION DE LA PRESSION DE L'EAU INDUIT DES PROPRIETES HYDROMECANIQUES DEPENDANTES DE LA CONTRAINTE NORMALE EFFECTIVE SUPPORTEE. CETTE NON LINEARITE EST QUANTIFIEE D'UNE PART, PAR LES LOIS DE LA VARIATION DE LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE EN FONCTION DE LA CONTRAINTE NORMALE EFFECTIVE APPLIQUEE SUR UNE FRACTURE, D'AUTRE PART, PAR LA VARIATION LINEAIRE DU COEFFICIENT D'EMMAGASINEMENT EN FONCTION DE LA CONTRAINTE EFFECTIVE. LA REPRISE DE L'ESSAI REALISE A SOULTZ-SOUS-FORETS A ETE FAITE POUR UNE REPRESENTATION FIDELE DES INJECTIONS. LE MODELE MONTRE UNE BONNE REPRESENTATION DE LA REALITE OBSERVEE. CEPENDANT, LES PRINCIPAUX PHENOMENES INDUITS PAR LA REALISATION D'UN DOUBLET GEOTHERMIQUE EN ROCHES CHAUDES ET SECHES NE SE LIMITENT PAS A DES CIRCULATIONS D'EAU ET LEURS EFFETS MECANIQUES MAIS S'ETENDENT AUX ECHANGES DE CHALEUR ENTRE LA MATRICE ROCHEUSE ET LE FLUIDE ET AUX INTERACTIONS CHIMIQUES DE TYPE EAU/ROCHE. CES DEUX DERNIERS PHENOMENES SONT TRAITES, EN TROISIEME PARTIE. D'UNE FACON ASSIDUE ET SEMBLABLE A LA DEUXIEME PARTIE, UN MODELE GEOCHIMIQUE TENANT COMPTE DU TRANSPORT, EQUILIBRE OU NON, DES ESPECES CHIMIQUES EN SOLUTION, DE LEURS CINETIQUES CHIMIQUES AINSI QUE DE LEURS INTERACTIONS AVEC LA ROCHE AVOISINANTE A ETE MIS AU POINT A L'ECHELLE D'UNE FRACTURE ET SA GENERALISATION A L'ECHELLE DU MASSIF A ETE REALISEE. UN EXEMPLE DE DEMONSTRATION DE LA PRECIPITATION DE LA CALCITE A ETE SIMULEE. LE MODELE HYDRO-THERMO-CHIMIQUE LAISSE PRESAGER DE BONS RESULTATS LORS DE LA MODELISATION GLOBALE REELLE DES DOUBLETS GEOTHERMIQUES EN ROCHES CHAUDES ET SECHES
Author: Marie-Christine Cacas
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Languages : fr
Pages : 281
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IL S'AGIT ICI DE DEVELOPPER UNE METHODE QUI PERMETTE DE CARACTERISER LES PROPRIETES HYDRAULIQUES ET DISPERSIVES A GRANDE ECHELLE D'UN MILIEU FRACTURE, A PARTIR DE MESURES PONCTUELLES. CETTE ETUDE S'APPUIE SUR UNE ETUDE EXPERIMENTALE DANS LE LABORATOIRE SOUTERRAIN DE FANAY-AUGERES OU ONT ETE MENEES DES MESURES STRUCTURALES, DES ESSAIS HYDRAULIQUES PONCTUELS, UNE CARTOGRAPHIE DE LA PIEZOMETRIE DU SITE ET DES TESTS DE TRACAGE. PARALLELEMENT, EST DEVELOPPE UN MODELE DISCRET DU MILIEU, REPRESENTE PAR UN RESEAU DE DISQUES DE GEOMETRIE STATISTIQUEMENT SEMBLABLE A CELLE OBSERVEE IN SITU. ON Y REPRESENTE NUMERIQUEMENT LES ECOULEMENTS ET L'ADVECTION DE PARTICULES. LES PROPRIETES HYDRAULIQUES ET DISPERSIVES DE CES DISQUES SONT CALEES A PARTIR DES TESTS LOCAUX REALISES A FANAY. ON MONTRE ENSUITE QUE LES PROPRIETES GLOBALES DU MODELE SONT SEMBLABLES A CELLES DU MILIEU DE REFERENCE. ENFIN, ON PROPOSE UNE METHODE DE SIMULATION DES TRANSFERTS DIFFUSIFS ENTRE LE FLUIDE ET LA ROCHE: LE MODELE D'ECOULEMENT EST COUPLE A UN MODELE AUX DIFFERENCES FINIES QUI SIMULE UNE DIFFUSION MONODIMENSIONNELLE VERS LA MATRICE
Author: Bertrand Paul
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Languages : fr
Pages : 0
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La perméabilité des roches est fortement influencée par la présence de fractures car ces dernières constituent un chemin préférentiel pour l'écoulement des fluides. Ainsi la présence de fractures naturelles est un facteur déterminant pour la productivité d'un réservoir. Dans le cas de roches à faible conductivité, des techniques de stimulation telle que la fracturation hydraulique sont utilisées pour en augmenter la perméabilité et rendre le réservoir exploitable d'un point de vue économique. A l'inverse, dans le cas du stockage géologique, la présence de fractures dans la roche représente un danger dans la mesure où elle facilite le transport et la migration des espèces disséminées dans la roche. Pour le stockage de CO2, les fuites par les fractures présentes dans les couvertures du réservoir et la réactivation des failles constituent un risque majeur. Et en ce qui concerne le stockage géologique de déchets radioactifs, la circulation de fluide dans des réseaux de fractures nouvelles ou réactivées au voisinage de la zone de stockage peut aboutir à la migration de matériaux nocifs. Il est donc important de prévoir les effets de la présence de fractures dans un réservoir. Le but de cette thèse est le développement d'un outil numérique pour la simulation d'un réseau de fractures et de son évolution sous sollicitation hydro-mécanique. Grâce à sa commodité, la méthode des éléments finis étendue (XFEM) sera retenue et associée à un modèle de zone cohésive. La méthode XFEM permet en effet l'introduction de fissures dans le modèle sans nécessairement remailler en cas de propagation des fissures. L'écoulement du fluide dans la fissure et les échanges de fluide entre la fissure et le milieu poreux seront pris en compte via un couplage hydro-mécanique. Le modèle est validé avec une solution analytique asymptotique pour la propagation d'une fracture hydraulique plane dans un milieu poroélastique en 2D comme en 3D. Puis, nous étudions la propagation de fractures hydrauliques sur trajets inconnus. Les fissures sont initialement introduites comme des surfaces de fissuration potentielles étendues. Le modèle de zone cohésive sépare naturellement les domaines adhérents et ouverts. Les surfaces potentielles de fissuration sont alors actualisées de manière implicite par un post-traitement de l'état cohésif. Divers exemples de réorientation de fissures hydrauliques et de compétition entre fissures voisines sont analysés. Enfin, nous présentons l'extension du modèle aux jonctions de fractures hydrauliques.
Author: Minh Ngoc Vu
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Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse est consacrée au développement d'une méthode numérique visant à modéliser des écoulements dans des milieux poreux fissurés, ainsi qu'à déterminer leur perméabilité effective à partir des avancements théoriques récents. En parallèle, elle a été aussi l'occasion de continuer sur la voie théorique et d'obtenir de nouveaux résultats sur ce plan.Les équations générales gouvernant l'écoulement dans de tels matériaux sont rappelées, et plus particulièrement, la conservation de la masse à l'intersection entre fissures est établie explicitement [132, 139]. Des solutions générales du potentiel sont proposées sous la forme d'une équation intégrale singulière décrivant l'écoulement dans et autour des fissures entourées par une matrice infinie soumise à un champ lointain [136, 139]. Ces solutions représentent le champ de pression dans le milieu infini en fonction de l'infiltration dans les fissures qui prennent en compte complètement l'interaction et l'intersection entre fissures. En considérant le problème d'une fissure super-conductrice, des solutions analytiques de l'écoulement ont été développées et ces solutions sont utilisées comme cas de référence pour valider la solution numérique. De plus, la solution théorique de ce problème dans le cas 3D permet de comparer le modèle d'écoulement de Poiseuille dans une fissure elliptique d'épaisseur nulle et le modèle d'inclusion ellipsoïdale aplatie soumise à l'écoulement de Darcy [140]. Des outils numériques ont été développés en se basant sur la méthode des équations intégrales singulières afin de résoudre les équations générales du potentiel [132, 180]. Cela permet, d'une part, de modéliser l'écoulement stationnaire dans un domaine poreux contenant un grand nombre de fissures et, d'autre part, de proposer une solution semi-analytique de l'infiltration dans une fissure isolée dépendant de la perméabilité de la matrice, de la conductivité de la fissure et de la variable géométrique de la fissure. Cette dernière est l'élément essentiel pour déterminer de la perméabilité effective d'un milieu poreux fissuré en utilisant des schémas d'homogénéisation. Ce modèle auto-cohérent révèle un seuil de percolation qui est alors applicable pour l'estimation de la perméabilité effective d'un matériau contenant un grand nombre de fissures. L'approche par sous-structuration permet l'extension de la solution générale du potentiel, écrite pour un domaine infini, à celle d'un domaine fini [181]. Une solution analytique de l'écoulement dans et autour d'une fissure partiellement saturée est établie, fondée sur la solution analytique pour la fissure super-conductrice. Celle-ci est alors utilisée pour estimer la perméabilité effective d'un milieu poreux fissuré non-saturé [141]. Le modèle de la perméabilité effective est appliqué dans le contexte du stockage géologique du CO2 en vue d'étudier le comportement d'une zone de faille constituée par un noyau argileux et des zones fissurées. La pression d'injection provoque l'augmentation de la pression interstitielle dans le réservoir. Cette surpression engendrée dans le réservoir peut affecter la perméabilité de zones fissurées ce qui conduit à des phénomènes hydromécaniques couplés. Les résultats de simulations numériques permettent d'évaluer, d'une part, le risque de la remontée de la saumure à l'aquifère supérieur, et d'autre part, le risque de l'initiation d'une rupture sur le plan de la faille.
Author: Laëtitia Macé
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Languages : fr
Pages : 152
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Book Description
Les fractures naturelles ont un impact considérable au sein d'un réservoir, que ce soit dans les domaines de l'ingénierie pétrolière et minière, ou de l'hydrogéologie. En effet, qu'elles soient conductrices ou barrières, elles contrôlent généralement les écoulements ainsi que les capacités de stockage des réservoirs. Ces travaux de thèse s'inscrivent au sein de la chaîne de modélisation numérique d'un réservoir naturellement fracturé, leurs objectifs étant de caractériser, puis de modéliser les fractures en trois dimensions. Les méthodologies proposées abordent successivement les premières étapes logiques de cette modélisation: 1. La caractérisation des fractures naturelles à partir de données structurales: les données tensorielles de déformation (résultant d'une modélisation génétique ou inverse) sont intégrées au sein d'une approche tridimensionnelle géomécanique et probabiliste afin de déterminer de nouveaux indicateurs structuraux de fracturation, notamment concernant son intensité et son orientation. La formulation mathématique adoptée prend également en compte les incertitudes sur les propriétés pétrophysiques des roches. 2. La modélisation numérique d'un réseau de fractures: une approche tridimensionnelle par réseau de fractures discrètes a été développée du fait de sa flexibilité et de son réalisme. Une simulation numérique stochastique offre la possibilité de modéliser tout type de réseau de fractures respectant des données de terrains et des contraintes géologiques prédéfinies (confinement aux couches, chronologie relative des fractures, etc.). 3. L'analyse de la connectivité de réseaux de fractures discrètes: une structure de type graphe reflète les relations de connectivité entre les fractures discrètes d'un réseau en trois dimensions. Différentes méthodologies d'analyse qualitative et quantitative de cette connectivité sont ensuite exposées, leur but étant d'améliorer la compréhension de l'impact de la fracturation sur les écoulements fluides
Author: Fabrice Ubertosi
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Languages : fr
Pages : 177
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Book Description
La complexité des réservoirs fracturés fait qu'aujourd'hui, aucune approche conceptuelle n’est capable de proposer un modèle à la fois simple et précis. L'approche continue simple milieu est certainement la plus facile à appréhender mais reste imprécise en raison de son incapacité à homogénéiser toute l'information locale. Les approches multi-continuums et les approches discrètes du réseau de fractures s'avèrent plus judicieuses mais supposent des efforts numériques conséquents et une paramétrisation importante souvent non conditionnable sur les données disponibles. Le travail consigné dans ce manuscrit emprunte une modalité de représentation discrète du milieu avec ajout éventuel de continuums "stagnants" pour le transport de solutés. Le modèle se veut pour autant simple mais cependant moins précis. La perte de précision est le fait d'une prise en compte uniquement des flux majeurs (chenaux). La simplification est le fait d'une homogénéisation sur un lien 1D de l'hétérogénéité locale d'un chenal d'écoulement. Un réseau 3D de liens est créé dynamiquement sur la base préliminaire d'un semis de noeuds invariants puis en prenant en compte à la fois la direction du gradient hydraulique général et la géométrie des principales familles de fractures simulées. Le modèle peut ensuite calculer les écoulements en régime permanent et transitoire ainsi que le transport de soluté avec quelques effets réactifs. Plus spécifiquement, le transport utilise une méthode Lagrangienne dans le domaine des temps qui se révèle rapide et efficace sur un réseau de liens 1D. Au final, le modèle proposé s'avère intéressant car il génère un réseau simplifié et évolutif (déformable sur des points d'appui fixes, les noeuds) en fonction des conditions d'écoulement tout en préservant le comportement moyen d'un réseau de fractures. Les capacités de déformation du réseau de liens et la relative facilité de manipulation devraient, à terme, permettre d'aborder l'inversion de scénarios de transport à la fois sur les paramètres locaux des liens et la géomètrie du réseau
Author: Jabrane Khalil Hamdi
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'étude du comportement des roches nécessite de comprendre leur réponse sous diverses sollicitations. L'étude énergétique de l'endommagement des roches est indispensable pour prédire les phénomènes dynamiques. Ces phénomènes sont dus au développement de fissures dans les roches soumises à des fortes contraintes initiales et induites. La fissuration est une forme de dissipation d'énergie qui permet de rétablir l'équilibre du milieu. L'objectif de la thèse est de modéliser la fissuration dans les milieux rocheux dans la perspective d'étudier le comportement des ouvrages souterrains à grande profondeur. Le développement des modèles capables de représenter la fissuration, la coalescence des fissures et leur interaction avec des fractures préexistantes est indispensable. De la littérature, il ressort deux principales approches théoriques et numériques de modélisation de la fissuration : continue et discrète. Une synthèse critique de ces approches nous a conduit à retenir l'approche discrète et plus particulièrement le code Yade dans le cadre de cette thèse. Ce code permet de simuler explicitement la fissuration avec ou sans fractures pré-existantes. Des développements ont été effectués afin de tenir compte des différentes formes d'énergie intervenant dans le comportement des roches soumises à des sollicitations. En particulier une corrélation entre l'énergie de fissuration numérique et l'activité microsismique observée sur des échantillons en laboratoire en compression. Les différentes composantes énergétiques explicitées puis implémentées dans Yade sont : le travail externe, l'énergie potentielle, l'énergie élastique, l'énergie de frottement, l'énergie de fissuration, l'énergie cinétique et l'énergie dissipée en amortissement. La validation de l'approche énergétique a été réalisée grâce à la simulation des essais de laboratoire. L'évolution des différentes composantes énergétiques a permis de vérifier que le bilan des énergies est correctement évalué. Le bilan énergétique a également été vérifié à échelle de structures en simulant l'excavation souterraine d'un Mine-by Experiment (URL Manitoba). L'extension de la zone endommagée induite par l'excavation prédite numériquement a été comparée à celle observée in-situ autour du Mine-by Experiment. Il a été constaté que l'endommagement prédit est similaire à celui observé dans les directions des contraintes initiales mineure et majeure. Par ailleurs la formulation énergétique permet d'étudier numériquement les processus de fissuration des roches. Wassermann (2006) a réalisé des essais de compression uniaxiale et triaxiale sur des échantillons de minerai de fer lorrain. Nous avons modélisé ces essais. La comparaison qualitative des événements acoustiques et des énergies de fissuration issues respectivement des essais et des simulations numériques a montré des tendances similaires. Par contre, la comparaison d'un point de vue quantitatif a montré que le nombre des événements acoustiques numériques est plus important que celui déterminé expérimentalement. L'énergie dissipée par fissuration numérique est également plus importante que celle obtenue sur les essais. Cette différence est expliquée par le fait que les capteurs du dispositif expérimental ne détectent pas tous les événements acoustiques. Les résultats obtenus pourront permettre de mieux comprendre les cinétiques des phénomènes dynamiques dans les ouvrages souterrains profonds. Une autre application a consisté à modéliser un pilier de mine de fer de Joeuf (Lorraine). Le modèle numérique montre deux modes de fissuration dans le pilier : (a) écaillage en peau de pilier, (b) deux bandes de rupture s'initiant du mur et toit du pilier pour se propager vers le cœur du pilier. Ce travail offre de bonnes perspectives pour mieux comprendre la propagation de la fissuration à plus grande échelle mais aussi de progresser dans la recherche de corrélation entre la géomécanique et la géophysique.
Author: Clarisse Alboin
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Languages : fr
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Les fractures, qui sont des chenaux de circulation privilégiés, modifient grandement l'écoulement et le transport de polluants dans un milieu. Nous nous intéressons aux fractures colmatées que nous assimilons a des milieux poreux ayant une grande perméabilité. Leur présence génère de fortes hétérogénéités. Notre motivation a été d'étudier des techniques permettant de modéliser les transferts de fluide et de contaminants entre la roche et les fractures. Dans cette thèse, nous proposons deux méthodes numériques adaptées à deux échelles de fracturation. La présence d'un réseau de petites fractures est prise en compte par une modèle double porosité. Ce modèle est obtenu via une homogénéisation du milieu fracture, il est compose des équations standard d'écoulement et de transport dans un milieu poreux auxquelles on a ajoute un terme de couplage qui gère les échanges entre la roche et les fractures. Ce terme de couplage est calcule via la résolution de problèmes auxiliaires qui sont des problèmes de diffusion définis en chaque point de l'espace. Vu le grand nombre de ces problèmes, il est déterminant de les résoudre efficacement. Nous avons montre qu'une résolution analytique est préférable a une discrétisation classique. Pour traiter les fractures plus importantes, nous avons développe une méthode de décomposition de domaine. L'ouverture des fractures étant faible devant les dimensions du site de stockage, nous avons assimile les fractures a des interfaces a travers lesquelles la pression et la concentration sont continues et les flux sont discontinus, contrairement a une décomposition de domaine classique, il s'agit, ici, d'une condition de transmission non locale. La différence des flux provenant des sous-domaines intervient comme un terme source dans les fractures. Les modèles d'écoulement et de transport dans les sous-domaines et dans les fractures ont été obtenus via une analyse asymptotique.
