Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Type de document

THESE

Langue

français

Auteur

MALEKI

Résumé / Abstract

Le couplage entre l'endommagement et la perméabilité des roches suscite un intérêt grandissant pour des applications industrielles. C'est le cas par exemple du problème de la fissuration autour des galeries (EDZ) de stockage de déchets radioactifs qui peut augmenter considérablement la perméabilité et constituer de ce fait, un risque sérieux pour l'étanchéité et la sûreté de ces ouvrages. Le même phénomène peut se produire dans le béton des enceintes des centrales nucléaires ainsi que dans les roches réservoirs pétrolifères. Des recherches à caractère expérimental sur ce sujet, particulièrement au laboratoire G.3S-LMS de l'Ecole Polytechnique, ont permis de déterminer les ordres de grandeur de l'effet de l'endommagement sur la perméabilité. Mais une modélisation numérique de ce phénomène permettant d'établir des lois rhéologiques restait à faire, et c'était l'objectif principal de ce travail. Dans cette thèse, la notion d'endommagement de fissuration est tout d'abord définie. Cet endommagement est représenté par une distribution de fissures sous forme de disques dans l'espace. Les paramètres des disques (coordonnées des centres, rayons, orientations et ouvertures) obéissent à des lois statistiques dépendant de la nature du chargement (compression, extension) ; les limites supérieures et inférieures des coordonnées sont fixées à partir d'observations réelles effectuées sur les argilites (roche ciblée pour la réalisation d'un laboratoire de stockage souterrain). Afin de modéliser l'endommagement dans le milieu poreux, l'aspect double porosité est prise en compte. Une méthode d'homogénéisation est employée pour simuler l'écoulement à travers le réseau des fissures et des pores et pour calculer la perméabilité équivalente du milieu fissuré. L'étude des corrélations entre les valeurs de perméabilité et d'endommagement, obtenues par ce procédé pour différents états de fissuration, a permis d'établir une relation entre l'endommagement de fissuration et la perméabilité, pour les cas de chargements classiques comme l'extension simple et la compression simple. Mais pour généraliser cette relation au cas d'un chargement triaxial quelconque, l'endommagement de fissuration est mis en relation avec la notion de l'endommagement mécanique, issu d'un modèle mécanique reliant l'endommagement aux contraintes et aux déformations. Finalement, la loi de comportement poro-mécanique avec l'endommagement est implantée dans le code de calcul aux éléments finis "CESAR-LCPC". La modélisation d'une galerie souterraine a démontré la faisabilité du calcul de l'endommagement dans le massif par cette méthode, ce qui permet par conséquent de déterminer l'évolution de la perméabilité et la variation du débit d'exhaure entrant dans la galerie de cet endommagement.

Editeur

ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES - ENPC