Propagation des ondes sismiques dans des milieux fracturés multi-échelles

Seismic wave propagation in multi-scale fractured media

• Auteur / Autrice : Zakaria riane Chergui
• Direction : Paul Cupillard, Dragan Grgic
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 16/07/2025
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GeoRessources

Mots clés

Mots clés libres

Fractures

Ondes sismiques

Homogénéisation non périodique

Milieux élastiques

Modélisation numérique

Fractures

Seismic waves

Non-periodic homogenization

Elastic media

Numerical modeling

Résumé

Ce projet de thèse vise à approfondir la compréhension de l'interaction entre les ondes sismiques et les fractures présentes dans la croûte terrestre, résultant de processus tectoniques ou d'activités industrielles. Ces fractures, souvent organisées en réseaux complexes, influencent fortement les propriétés mécaniques et hydrogéologiques des roches. Toutefois, leur caractérisation directe reste rare. Le projet propose d'exploiter les avancées récentes en homogénéisation non périodique pour modéliser des milieux fracturés dont la distribution suit une loi de puissance, plus réaliste que les approches actuelles limitées à une gamme restreinte de tailles. L'objectif est de calculer des propriétés effectives représentatives de ces réseaux fracturés, puis de valider la méthodologie à l'aide d'expériences en laboratoire sur des échantillons de carottes. Le projet s'inscrit au sein de l'équipe RING à Nancy, un environnement de recherche pluridisciplinaire combinant géosciences, informatique et mathématiques appliquées.

This PhD project aims to improve our understanding of how seismic waves interact with fractures in the Earth's crust, which result from tectonic processes and industrial activities. These fractures form complex networks with diverse properties (density, orientation, aperture, etc.) that influence the mechanical and hydrogeological behavior of rocks. However, direct measurement of fracture parameters is rare. This project will leverage recent advances in non-periodic homogenization to model fractured media with power-law size distributions—more realistic than the limited-size approaches commonly used. The goal is to compute effective properties of such media and validate the numerical methodology using laboratory experiments on core samples. The research will take place within the multidisciplinary RING Team in Nancy, France, integrating geoscience, computer science, and applied mathematics.