• Langue : Anglais
• Discipline : Génie civil
• Identifiant : 2021LILUI026
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 27/01/2021

Résumé en langue originale

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.

Résumé traduit

This thesis aims to propose a new constitutive model that can describe the elastic-plastic deformation, time-dependent deformation, and induced damage in clayey rocks under hydro-mechanical coupling. To this end, the macroscopic elastic tensor and plastic yield criterion are determined by two steps of homogenization, considering the transversely isotropic solid clay matrix, pores, and inclusions at three distinct scales. The effective elastic properties of clayey rocks are estimated by using the Mori-Tanaka scheme. And the key step in calculating the effective elastic properties of clayey rocks is to use an efficient numerical method to determine the Hill's tensor of the spheroidal inclusions in the transversely isotropic matrix at mesoscale and the Hill's tensor of the pores inside the porous matrix at the microscale. Then, the damage of rocks due to the debonding of matrix-inclusions interfaces is taken into account and coupled with both the elastic and plastic properties. Further, the time-dependent behavior of clayey rocks is also considered as the delayed plastic strain. Moreover, the effect of water saturation on the elastic and plastic behavior of clayey rocks is investigated. The methodology for the determination of parameters involved in the model is presented.Based on this model and identified parameters, a series of laboratory tests have been simulated, including lateral decompression tests with constant mean stress, conventional triaxial compression tests with different water saturation degrees, and creep tests. Besides, the proposed model is implemented in a finite element code considering hydromechanical processes, and then applied to studying hydromechanical responses during in situ experiments realized in the underground research laboratory of Andra. Variations and distributions of displacement and pore pressure around the gallery are investigated and compared with in situ measurements.