Des grains à la roche : évolution des propriétés hydroliques et mécaniques des roches pendant la diagenèse

From grains to rocks : the evolution of hydraulic and mechanical properties during diagesis

• Auteur / Autrice : Lucille Carbillet
• Direction : Michael Heap, Patrick Baud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance le 16/06/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Terre Environnement (Strasbourg) - École et observatoire des sciences de la Terre (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Jean Sulem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mai-Linh Doan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philip G Meredith, Jérôme Fortin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compaction (sédimentologie)

Porosité

Roches

Mots clés libres

Roches synthétiques

Billes de verres frittées

Porosité

Taille des grains

Distribution de la taille des grains

Compaction inélastique

Localisation de la compaction

Synthetic rocks

Sintered glass beads

Porosity

Grain size

Grain size distribution

Inelastic compaction

Compaction localisation

Résumé

Notre compréhension de la relation entre les attributs microstructuraux et les propriétés mécaniques des matériaux naturels découle des travaux expérimentaux en mécanique des roches. Des progrès considérables ont été réalisés mais l’hétérogénéité des roches naturelles, à la fois en termes de pétrologie que de microstructure, limite l'étude de la contribution de chaque paramètre microstructural de façon indépendante. Dans cette thèse, des roches synthétiques pour lesquelles ces paramètres peuvent être contrôlés sont utilisées pour déconvoluer et étudier la contribution d’attributs microstructuraux spécifiques sur les propriétés hydrauliques et mécaniques des roches. En combinant une caractérisation pétrophysique systématique et des expériences de déformation avec une étude de la microstructure, le contrôle de premier ordre de la porosité et de la taille des grains sur l’initialisation de la compaction inélastique est mis en évidence. Par ailleurs, il est montré que, en compression triaxiale, la distribution de la taille des grains exerce une influence significative sur la propension à la localisation de la compaction.

Experimental rock mechanics studies underpin our understanding of the relationship between microstructural attributes and bulk mechanical properties of natural materials. Considerable progress has been made but intrinsic variability from sample to sample and structural heterogeneity remain limitations to the study of the contribution of each microstructural parameter independently. In this work, synthetic rocks for which these parameters can be predetermined and designed are used to unravel the contribution of microstructural attributes on the hydraulic and mechanical properties of rocks. Combining systematic petrophysical characterisation and experimental rock deformation methods with analyses of the microstructure, the first-order control of porosity and grain size on the onset of inelastic compaction are exposed and grain size distribution is shown to have a significant influence on the propensity for compaction localisation under triaxial loading.