Thèse soutenue

Le forage percussif en conditions extrêmes : expérimentations et modélisations numériques

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Auteur / Autrice : Houssam Aldine Aldannawy
Direction : Ahmed RouabhiLaurent Gerbaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences et géoingénierie
Date : Soutenance le 25/05/2022
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne)
Jury : Président / Présidente : Noël Challamel
Examinateurs / Examinatrices : Ahmed Rouabhi, Laurent Gerbaud, Marion Lamazouade-Tarek, Pascal-Alexandre Kane
Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Detournay

Résumé

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Le forage percussif est une technologie qui consiste à appliquer une série d’impacts dynamiques conduisant à la fragmentation de la roche par deux mécanismes principaux : l’écrasement et l’écaillage. Ces mécanismes sont fortement influencés par de nombreux facteurs qui ont fait l’objet d’investigations expérimentales et numériques pendant cette thèse. Un dispositif expérimental a été développé pour réaliser des essais d’impacts dynamiques. Un système de mesure précis a été également mis au point afin d’avoir les résultats des nombreuses séries d’essais qui ont été menées dans le cadre de cette thèse. Quant au volet numérique, un laboratoire virtuel a été construit en se basant sur un modèle rhéologique élasto-viscoplatique validé sur des essais de laboratoire pour décrire le comportement du granite et un mécanisme de contact pour simuler l’interaction insert-roche pendant un impact dynamique. Dans un premier temps, plusieurs études paramétriques ont été réalisées sur un matériau homogène. Dans un deuxième temps, une nouvelle approche de modélisation de l’hétérogénéité a été développée pour décrire la distribution des minéraux dans le granite.Ces études ont fournis des éléments primordiaux pour la compréhension des mécanisme physiques de destruction des roches dures en percussion, pour l’évaluation des effets des principaux paramètres et facteurs de forage et pour l’optimisation de l’outil de forage.