Thèse soutenue

Modélisation micromécanique des roches argileuses initialement anisotropes avec la prise en compte des effets de saturation
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Auteur / Autrice : Jianjian Zhao
Direction : Jianfu ShaoJean-Baptiste Colliat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie civil
Date : Soutenance le 27/01/2021
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMcube - Laboratoire de mécanique, multiphysique, multiéchelle
Jury : Président / Présidente : Hélène Dumontet
Examinateurs / Examinatrices : Jianfu Shao, Jean-Baptiste Colliat, Hélène Dumontet, Dashnor Hoxha, Mountaka Souley, Minh Ngoc Vu, Wanqing Shen
Rapporteurs / Rapporteuses : Dashnor Hoxha, Mountaka Souley

Résumé

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Cette thèse vise à proposer un nouveau modèle constitutif qui peut décrire la déformation élastique-plastique, la déformation en fonction du temps et l’endommagement induit dans les roches argileuses sous couplage hydromécanique. À cette fin, le tenseur élastique macroscopique et le critère de plasticité sont déterminés par deux étapes d'homogénéisation, en considérant la matrice argileuse solide isotrope transverse, les pores, et les inclusions à trois échelles distinctes. Les propriétés élastiques effectives des roches argileuses sont estimées en utilisant le schéma de Mori-Tanaka. Et l'étape clé dans le calcul des propriétés élastiques effectives des roches argileuses est de proposer une méthode numérique efficace pour déterminer le tenseur de Hill des inclusions sphéroïdales dans la matrice isotrope transverse à l’échelle mésoscopique et le tenseur de Hill des pores à l'intérieur de la matrice poreuse à l’échelle microscopique. Ensuite, l’endommagement des roches dû au décollement des interfaces matrice-inclusions est pris en compte et couplés aux propriétés élastiques et plastiques. De plus, le comportement des roches argileuses en fonction du temps est également étudié comme la déformation plastique retardée. De plus, l'effet de la saturation en eau sur le comportement élastique et plastique des roches argileuses est étudié. La méthodologie pour la détermination des paramètres introduits dans le modèle est présentée.Sur la base de ce modèle et des paramètres identifiés, une série de tests de laboratoire ont été simulés, y compris des tests de décompression latérale avec une contrainte moyenne constante, des tests de compression triaxiale conventionnelle avec différents degrés de saturation en eau, et des tests de fluage. En outre, le modèle proposé est implémenté dans un code d'éléments finis prenant en compte les processus hydromécaniques, puis appliqué à l'étude des réponses hydromécaniques lors des expériences in situ réalisées dans le laboratoire de recherche souterrain de l'Andra. Les variations et les distributions du déplacement et de la pression interstitielle autour de la galerie sont étudiées et comparées aux mesures in situ.