Étude expérimentale et interprétation micro-mécanique du comportement mécanique des argiles synthétiques

Experimental study and micromechanic interpretation of mechanical behavior of synthetic clays

• Auteur / Autrice : Taogen Liu
• Direction : Jianfu Shao
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 04/10/2016
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Lille (LML)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Ultrasons

Déformations (mécanique)

Analyse multiéchelle

Essais de compression

Sols -- Consolidation

Micromécanique (physique du solide)

Mots clés libres

Argile synthétique

Chemin de chargement

Résumé

La roche argileuse, constitué par des minéraux comme l'argile, le quartz et la calcite, etc., est un milieu poreux typique sous enquête dans le monde entier dans l'ingénierie pétrolière, le stockage souterrain de déchets et de la science de l'exploitation minière. Il est important de caractériser les roches argileuses par des approches multi-échelles depuis son comportement mécanique et les propriétés physiques sont étroitement liées à la microstructure et les compositions minéralogiques. La présente thèse est consacrée à l'enquête micromécanique des argiles synthétiques artificielles obtenues par des essais de consolidation à haute pression dans le laboratoire avec la composition minérale et de la porosité sous contrôle pour réduire au minimum l'affection de la complexité des microstructures comme dans la nature argilo roches. essais de compression triaxiale avec des cycles de chargement-déchargement sont effectuées pour caractériser les comportements mécaniques et les propriétés de transport des fluides des argiles synthétiques. Le dispositif et les méthodes expérimentales développées sont ensuite utilisées pour caractériser la couche de roche argileuse morts-terrains dans une ingénierie pétrolière en Angola. Les données expérimentales permettent enfin l'application et la validation d'un modèle constitutif micromécanique à base de caractériser et de prédire les comportements mécaniques des argiles synthétiques.

Clayey rock, constituted by such minerals as clay, quartz and calcite, etc., is a typical porous medium under investigation worldwide in petroleum engineering, underground waste storage and mining science. It is important to characterize the clayey rocks by multi-scale approaches since its mechanical behavior and physical properties are closely related to its microstructure and mineralogical compositions. The present thesis is devoted to micromechanical investigation of the man-made synthetic clays obtained by high pressure consolidation tests in laboratory with mineral composition and porosity under control to minimize the affection of microstructural complexity as in nature clayey rocks. Triaxial compression tests with loading-unloading cycles are carried out to characterize both the mechanical behaviors and fluid transport properties of the synthetic clays. The developed experimental device and methods are then used to characterize the overburden clayey rock layer in a petroleum engineering in Angola. The experimental data finally allow the application and validation of a micro-mechanics based constitutive model to characterize and predict the mechanical behaviors of the synthetic clays.