Dissertations / Theses: 'Roches – fracturation'

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Berthomieu, Gérard. "Fracturation thermique des roches application à la géothermie profonde /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37602950w.

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Eyssautier-Chuine, Stéphanie. "Influence du faciès sur la fracturation dans les roches carbonatées." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30022.

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Pineau, Annye. "Analyse descriptive prévisionnelle de la géométrie de la fracturation des massifs rocheux par les mathématiques statistiques et les méthodes numériques multidimensionnelles : quelques aspects fondamentaux illustrés d'exemples." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10352.

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Abstract:

Les ensembles de discontinuités affectant les massifs rocheux possèdent des orientations préférentielles avec dispersion autour de celles-ci ; des méthodes statistiques et numériques sont utilisées pour tenter de restituer des réseaux spatiaux de fractures. Des exemples sont pris sur le terrain

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Bart, Marjorie. "Contribution à la modélisation du comportement hydromécanique des massifs rocheux avec fractures." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2000/50376-2000-67.pdf.

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Abstract:

De nombreuses applications en genie civil sont mises en uvre dans des massifs rocheux, notre travail concerne l'etude de leur comportement hydromecanique. Ces massifs peuvent presenter des defauts de differentes tailles. Ils peuvent contenir d'une part des fractures naturelles de plusieurs metres ou plus et d'autre part, des microfissures induites par la perturbation du champ de contraintes due a la construction de l'ouvrage. Ainsi, la description de leur comportement passe par une description precise du comportement de la fracture rocheuse et de celui de la matrice rocheuse microfissuree. La theorie generale de poroelasticite de biot est alors generalisee et deux modeles, l'un caracterisant le comportement de la fracture et l'autre decrivant le comportement de la matrice rocheuse, sont ici presentes. En effet, si la description mecanique d'une fracture rocheuse semble maitrisee, la modelisation hydromecanique reste a completer
Un modele poromecanique est alors propose en considerant la fracture comme un ensemble de vides entre deux surfaces rugueuses, la performance du modele est discutee a travers la comparaison entre des resultats experimentaux et les simulations numeriques. Le modele est implante dans un code de calculs par elements finis : un element joint specifique est utilise pour decrire les echanges entre la matrice rocheuse et la fracture, quelques exemples numeriques sont presentes. Pour la matrice rocheuse, la plupart des modeles concernent les materiaux fragiles secs, peu de travaux sont consacres a la modelisation du comportement de la matrice rocheuse saturee microfissuree. Un modele poroelastique d'endommagement est alors propose. L'accent est mis sur la description des consequences principales de l'endommagement sur les proprietes poroelastiques du materiau poreux fragile. Ce modele est teste a travers la comparaison entre des resultats experimentaux et les simulations numeriques

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Badsi, Madjid. "Fracturation naturelle des roches : application au bassin de l'ahnet (algerie)." Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066400.

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Abstract:

Dans le bassin de l'ahnet, la productivite ne semble pas etre reliee a des variations lithologiques dans les reservoirs. Dans ces vastes structures de l'ahnet central, la presence de gaz a ete prouvee mais seuls quelques puits ont donne un debit raisonnable. Cette productivite aleatoire est probablement reliee a la distribution spatiale des fractures dans le reservoir. Pour verifier plusieurs hypotheses, nous avons utilise une approche combinant plusieurs concepts pour repondre a des problemes poses par le geologue principalement, le processus de deformation, la prediction des zones fracturees et la repartition spatiale de la fracturation a l'echelle du reservoir. Cette approche combine plusieurs methodes incluant la modelisation analogique, la modelisation numerique ainsi que la modelisation geometrique qui utilise le comportement fractal des familles de failles pour extrapoler a l'echelle du reservoir. La technique experimentale de modelisation analogique nous a permis de choisir un modele qui restitue au mieux le processus de deformation et l'initiation des failles majeures dans les structures de l'ahnet central. Les outils numeriques nous ont aide a repondre aux questions posees sur la formation des anticlinaux et a l'origine possible de la variation de la distribution des fractures naturelles. Les differents tests de modelisation geometrique nous ont permis de choisir un reseau de failles subsismiques le plus plausible et de distinguer les zones ou la repartition spatiale de ce type de failles est le plus dense. Les methodes d'analyse de la courbure nous ont permis de distinguer les zones a forte densite de courbure et leur repartition spatiale sur la structure. Des tests de simulations de l'ecoulement ont ete realisees apres simulation a trois dimensions du reseau de fractures le plus probable.

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Laquêche, Hélène. "Détermination de l'énergie de fracturation des roches anisothropes et sismogénèse." Bordeaux 1, 1985. http://www.theses.fr/1985BOR10641.

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Rozhko, Alexander. "Rôle des forces de succion sur la fracturation hydraulique des roches." Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10320.

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Abstract:

L’effet mécanique des forces de succion, forces exercées par un fluide qui se déplace dans un milieu poreux, a été étudié dans le cadre de la fracturation hydraulique des roches de la croûte terrestre. Cet effet a été étudié par des méthodes analytiques issues de la mécanique des milieux continus, et par des simulations numériques. Ces forces de succion sont des forces de frottement causées par des gradients de pression fluide dans les milieux poreux. Différents modes de fracturation (bandes de cisaillement localisées, fractures en mode I) causés par une augmentation localisée de la pression fluide dans la croûte ont été reproduits dans un milieu poro-élastique grâce à plusieurs codes numériques spécialement développés à cet effet. La valeur de la pression fluide lors de la nucléation de la fracturation est aussi prédite à l’aide d’une nouvelle solution analytique. Dans la solution analytique, une cavité elliptique dans un solide poreux est remplie avec un fluide à une pression non-hydrostatique. On considère aussi que le milieu poreux est soumis à un champ de contrainte externe. Puisque la pression du fluide dans la cavité est différente de la pression de pore dans la roche; le couplage poro-élastique est pris en compte dans le calcul des déformations. A partir de la théorie de Griffith qui donne une condition pour la propagation d’une fracture, et en utilisant la solution analytique obtenue, une équation généralisée a été obtenue pour la contrainte effective dans le milieu. Cette nouvelle loi décrit la fracturation dans un milieu poreux saturé avec un fluide, et dans lequel la distribution de pression fluide n’est pas homogène
The mechanical role of seepage forces on hydraulic fracturing and failure patterns was studied both by the analytical methods of the continuum mechanics and by numerical simulations. Seepage forces are frictional forces caused by gradients of pore-fluid pressure. Formation of different failure patterns (localized shear bands or tensile fractures) driven by the localized fluid overpressure in the poro-elasto-plastic medium was studied using a numerical code specially developed for this purpose. The pre-failure condition for different failure patterns and fluid pressure at the failure onset was predicted using a new analytical solution. In the analytical solution the elliptical cavity filled with fluid in the non-hydrostatic far-field stress-state is considered. Since, the fluid pressure inside cavity differs from the far-field pore-fluid pressure; the poroelastic coupling is taking into account in the calculation of the deformation. Using Griffith’s theory for failure and this analytical solution, the generalized equation for the effective stress law was obtained. This generalized effective stress law controls the failure in the fluid-saturated porous medium with a non-homogeneous fluid pressure distribution

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Crosnier, Sonia. "Écoulement dans une fracture de géométrie radiale : influence d'une rugosité périodique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL580N.

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Abstract:

Le sujet s'inscrit dans une thématique "écoulement dans les massifs rocheux fracturés". Nous avons étudié le comportement hydraulique des écoulements divergents dans des fractures radiales lisse et rugueuses (motif de rugosité périodique). Ces écoulements montrent des différences significatives comparées au modèle d'écoulement entre deux plans. La variation continue du nombre de Reynolds local engendre des effets inertiels macroscopiques. Ces forces d'inertie sont renforcées par les fluctuations locales de la vitesse dues aux rugosités qui entraînent des effets inertiels microscopiques et une dissipation visqueuse supplémentaire. Trois approches ont été mises en œuvre: expérimentale, numérique et théorique. L'approche théorique, basée sur une technique d'homogénéisation, nous a permis d'obtenir une nouvelle équation macroscopique de l'écoulement qui apporte, par rapport à la solution de Stokes, des termes de corrections tenant explicitement en compte: (i) de la force d'inertie globale, (ii) des forces d'inertie locales (correction cubique en terme de débit volumique) et (iii) de la dissipation visqueuse supplémentaire. L'approche expérimentale a été réalisée à partir d'un dispositif original permettant de mesurer les vitesses par LDV. La fracture rugueuse est asymétrique, la surface du disque supérieur comporte des cavités de sections carrées. Pour l'approche numérique, nous avons eu recours à un code industriel: CFD-ACE. Ces études ont permis: (i) de justifier la validité de la loi macroscopique pour un écoulement laminaire de faible inertie à travers une fracture radiale rugueuse dont le rapport "ouverture moyenne sur période des rugosités" est petit devant un, et dans le cas contraire, (ii) de mettre en évidence une correction quadratique en terme de débit volumique due aux forces inertielles microscopiques pour un écoulement de forte inertie et (iii) de relier ces phénomènes physiques à des cartes de vitesses particulières.

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Haji, Sotoudeh Mohammad. "Étude expérimentale et modélisation du couplage hydromécanique de joints rocheux." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10198.

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Abstract:

Les recherches présentées dans ce mémoire concernent l'étude expérimentale et la modélisation du couplage hydromécanique de joints rocheux. Ce travail peut être décomposé en trois parties. La première partie consiste en la présentation du dispositif expérimental conçu et réalisé au sein du laboratoire de mécanique de Lille. Ce montage nous a permis de travailler sur le comportement hydromécanique d'un joint isolé, très ferme et sous sollicitations normales. L'avantage de notre dispositif par rapport aux montages existants est de connaître l'évolution et la distribution de la pression interstitielle dans le joint. La deuxième étape aborde la présentation des résultats expérimentaux sur trois types de joints rocheux : granite, marbre et schiste. Les résultats obtenus ont permis de déterminer : l'évolution de l'épaisseur de joints, les forces appliquées sur les surfaces des joints durant l'écoulement, l'influence de l'écoulement sur l'ouverture du joint et enfin, de présenter un concept de la pression effective plus adapté aux joints rocheux. Dans la troisième étape, nous avons proposé d'une part une modélisation du couplage hydromécanique sous contrainte et pression interstitielle constante, et d'autre part une modélisation du couplage hydromécanique sous contrainte normale et gradient hydraulique. D'après ces modèles nous avons pu mettre en évidence la non-linéarité des courbes de perte de charge hydraulique due à la variation de l'ouverture et la surface en contact.

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Bazalgette, Loïc. "Relations plissement/fracturation multi échelle dans les multicouches sédimentaires du domaine élastique/fragile accommodation discontinue de la courbure par la fracturation de petite échelle et par les articulations : possibles implications dynamiques dans les écoulements des réservoirs /." Montpellier : Institut des sciences de la terre, de l'environnement et de l'espace de Montpellier, 2004. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb40062728h.

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Blin-Lacroix, Jean-Luc. "Analyse et modélisation des fractures et des systèmes fracturaux en milieu rocheux : contribution à l'élaboration d'une chaîne de logiciels intégrant l'acquisition des données, le traitement analytique et statistique, la simulation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10342.

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Abstract:

Réalisation d'un modèle de probabilité tridimensionnel de la géométrie des fractures et des systèmes fracturaux, sont décris: un nouveau système de saisie de l'information, traitement analytique et statistique des données et simulation. Toutes ces étapes font l'objet d'une chaine de logiciels dont la structure et les modalités d'utilisation sont décrites en détail

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Parize, Olivier. "Sills et dykes gréseux sédimentaires : paléomorphologie, fracturation précoce, injection et compaction /." Paris : Ecole nationale supérieure des mines de Paris, 1989. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37399997k.

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Blonde, Jean-Luc. "Influence du régime hydrique induit par la fissuration des roches sur l'humidification et l'organisation des sols en milieu calcique." Besançon, 1989. http://www.theses.fr/1989BESA2056.

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Abstract:

Dans des conditions homogenes de climat, de topographie et de mise en valeur, les sols calcimagnesiques superficiels des plateaux jurassiens presentent d'importantes variations des taux organiques. L'objectif des travaux presentes est de rechercher les modalites et les mecanismes impliques dans l'elaboration des stocks organiques. Les sols humocalciques et bruns a pellicules calcaires constituent des modeles remarquables en raison de l'ample variation du caractere humifere. Le fonctionnement des deux sols serait determine par l'intensite des flux hydriques et de matiere traversant les sols. Cette dynamique et les interactions avec le milieu conditionneraient la regulation des stocks humiques en milieu calcique. Dans ces systemes de subsurface, nous avons demontre que le calcium, d'un niveau partout eleve, n'etait pas seul en cause, mais que la fissuration des roches joue un role fondamental. Le mode de debit des bancs, variable d'un endroit a l'autre du plateau, est lie a la densite de structures paleoecologiques et tectoniques. Dans ce contexte, nous avons montre qu'il existe une correlation stricte entre le caractere plus ou moins humifere et le degre de fracturation des roches. La fissuration des roches determine l'intensite de la circulation de l'eau gravitaire. Mesurees in situ les valeurs de conductivites hydrauliques rendent compte du caractere drainant et hyperdrainant de ces systemes de subsurfaces. Ces differences dans le drainage profond, en retentissant sur le regime hydrique, agissent sur l'organisation des sols, les conditions pedoclimatiques et le cycle geochimique du calcium. En raison de leur caractere cyclique, journalier ou saisonnier, les flux hydriques se repercutent sur les associations vegetales, l'enracinement et l'activite biologique. Une interaction entre l'activite rhizospherique et le regime hydrique est propose pour expliquer la stabilisation precoce par le calcium des compose

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Empereur-Mot, Luc. "La fragmentation naturelle des massifs rocheux : modèles de blocs et bases de données tridimensionnelles ; réalisation, exploration géométrique et applications." Chambéry, 2000. http://www.theses.fr/2000CHAMS012.

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Abstract:

"La connaissance du milieu fracturé tridimensionnel est basée sur l'observation directe ou indirecte d'extraits, en une ou deux dimensions. Les difficultés de visualisation en 3 dimensions et l'existence constante de nombreuses lacunes géométriques sont un handicap majeur pour la compréhension des lois de comportement complexes du milieu rocheux fracturé. Des modèles numériques dits "équivalents" répondent isolément à une problématique particulière du réseau de fractures (mécanique, hydraulique, thermique). Pourtant, un grand nombre de propriétés physiques du massif rocheux sont conditionnées par la géométrie et la topologie du système de fractures, qui reste une question d'ordre fondamental. C'est un aspect essentiel que nous traitons dans notre modèle OBSIFRAC (modèle objet pour la simulation de la fracturation). L'observation de sections naturelles justifie que l'on représente, dans un milieu soumis à la seule déformation cassante, les discontinuités par des surfaces planes, interconnectées, sans terminaisons libres, limitant des polyèdres convexes. Dés lors, le réseau de fractures peut être vu comme un assemblage de blocs. Cette hypothèse nous a permis de construire une base de données tridimensionnelles du réseau, décrivant de façon exhaustive les constituants géométriques de l'assemblage en question (fractures, blocs, faces, arêtes et noeuds). A partir d'un "germe" ponctuel, le processus de fragmentation affecte un ou plusieurs bloc(s) formé(ś) éventuellement de plusieurs polyèdres élémentaires. L'orientation et la position des plans de fractures peuvent ^etre définies de façon stochastique, statistique ou déterministe. Nous avons développé 4 moteurs de fragmentation, notés A, B, C, et D, qui diffèrent par le protocole de choix du germe d'une part, et par le choix du ou des blocs à diviser d'autre part. Nous présentons pour chaque scénario, une caractérisation descriptive, puis statistique. "

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Baud, Patrick. "Etude theorique et experimentale de la fracturation des roches de la croute." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1995. http://www.theses.fr/1995STR13034.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'etude de la fissuration des roches soumises a des contraintes d'origine mecanique ou thermique. La croissance des fissures dans un echantillon de roche sous chargement compressif est etudiee theoriquement et experimentalement. Du point de vue theorique, une approche micromecanique et statistique permet d'appliquer les calculs concernant la trajectoire d'une fissure unique sous compression biaxiale a la deformation macroscopique et a la rupture d'un echantillon. Les resultats mettent en avant le role crucial joue par les interactions entre les fissures. Ces interactions sont simulees a l'aide d'une procedure iterative tant pour des fissures rectilignes que pour des fissures branchees. Experimentalement, la fissuration est etudiee en mesurant les vitesses v#p et v#s lors d'essais triaxiaux (compression hydrostatique et compression axiale jusqu'a la rupture) sur des roches cristallines. Les variations des parametres elastiques deduites des vitesses donnent une image du developpement des fissures conforme a la theorie. La propagation quasi-statique des fissures est quant a elle abordee grace a l'essai dcb a charge constante sur des echantillons de verre. En ce qui concerne la fissuration thermique, des enregistrements d'emissions acoustiques sur des roches cristallines permettent de decomposer les phases principales du developpement des fissures pour des temperatures allant jusqu'a 900c

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Gaillard, Olivier. "Caractérisation in situ des réservoirs en roches massives fracturées : écoulement, transport et acidification des eaux." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2254.

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Abstract:

Cette etude a porte sur la caracterisation de l'ecoulement, du transport et du processus d'acidification des eaux en roches massives fracturees. Elle a necessite la mise en place et l'instrumentation d'un site experimental in situ. Ce site est localise dans l'enceinte d'une ancienne carriere exploitant des gres quartziques du silurien (site de gandouin, morbihan, france). Les eaux d'exhaure dans cette carriere presentent un ph de 3 et posent un probleme environnemental majeur. Plusieurs campagnes d'investigations, d'experimentations hydrauliques et de tracages ont ete menees sur ce site. Elles ont permis de tester, de comparer et d'evaluer la validite de plusieurs modeles theoriques existants dans la litterature (modele continu classique de theis, modeles specifiques de gringarten, de barker, methode de sauty, methode tcinv). On montre i) que l'applicabilite du modele de theis est liee a l'echelle d'investigation et a la dimension du ver ; ii) que certains modeles specifiques donnent des solutions non-uniques. L'apport, en terme de dimension d'ecoulement, des nouvelles approches basees sur les methodes fractales (modeles de barker) est demontre lorsque le modele continu n'est plus applicable. Le role de l'oxydation de la pyrite sur le processus d'acidification de l'eau de gandouin a ete mis en evidence. Le potentiel de production d'eau acide a ete evalue pour chaque type de roche. Un outil performant et facile d'utilisation, le test gan, a ete propose pour diagnostiquer le processus d'acidification. Ce travail, realise en 3 ans, n'a pu aborder toute la complexite des milieux fractures. La base de donnees disponibles permet d'envisager un prolongement du travail vers une approche numerique discrete plus realiste de ces milieux, integrant les interactions eau-roches et le couplage pression-contrainte

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Klein, Emmanuelle. "Micromécanique des Roches Granulaires Poreuses : Expérimentation et Modélisation." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2002. http://www.theses.fr/2002STR13098.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes de déformation et de compaction des roches est devenue un thème majeur de recherche pour de nombreuses applications géophysiques, et plus particulièrement dans le domaine pétrolier. Dans cette étude qui s'est déroulée en deux étapes, associant expérimentation et modélisation, nous nous sommes intéressés au comportement mécanique en régime fragile de quatre grès dont la porosité est comprise entre 13 et 25,5%. La partie expérimentale a consisté en une série d'essais mécaniques réalisés sur la presse triaxiale du laboratoire, effectuée dans le but de construire l'enveloppe fragile des roches sélectionnées et d'établir les fondements d'un modèle micromécanique. Celui-ci est développé dans le but de prédire et simuler le comportement observé expérimentalement. Il repose sur la mécanique linéaire de la rupture, et se veut adapté à la microstructure des roches granulaires poreuses (les fissures émanent à la surface de pores cylindriques en 2D) et proche des réalités expérimentales (la procédure de calcul est établie à déformation axiale imposée). La confrontation essais-calculs montre effectivement que ce modèle permet, à partir d'un petit nombre de paramètres (taille de pores, densité de pores, ténacité et modules élastiques), de prédire le comportement de la roche en cours de déformation et l'état de contrainte à la rupture de manière satisfaisante dès lors que des paramètres microstructuraux cohérents avec les observations sont introduits.

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Biret, Frédéric. "Mesure de l'influence de la pression sur la propagation de fissure dans les roches." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10535.

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Abstract:

Etude de l'influence de la pression sur les parametres de ruptures des roches en mode i (ouverture) ou en mode ii (cisaillement plan). On cherche a mettre en evidence une relation lineaire entre le facteur d'intensite de contrainte critique et la pression appliquee. Une explication est avancee en fonction de la structure de la roche et la nature des mineraux

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Bazalgette, Loïc. "Relations plissement / fracturation multi échelle dans les multicouches sédimentaires du domaine élastique / fragile : accommodation discontinue de la courbure par la fracturation de petite échelle et par les articulations : Possibles implications dynamiques dans les écoulements des réservoirs." Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20142.

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Fénart, Pascal. "Caractérisation du comportement hydromécanique des massifs rocheux fissurés." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20196.

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Marache, Antoine. "Comportement mécanique d'une fracture rocheuse sous contraintes normale et tangentielle." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP1101.

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Nguyen, Si Hung. "Étude expérimentale de la fracturation et du comportement constitutif d'un matériau frictionnel et dilatant analogue de roche réservoir." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4040.

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Abstract:

La thèse porte sur l’étude de la fracturation des roches en utilisant le matériau synthétique granulaire Crack1 analogue des roches tenaces comme le calcaire représentatif d’un réservoir pétrolier. L’objectif du travail est de caractériser quantitativement le comportement constitutif du Crack1 et de le mettre en rapport avec les modalités de fracturations du matériau. Pour atteindre cet objectif, le dispositif expérimental adéquat, ainsi que le système de mesure précis des contraintes et déformations locales et d’acquisition des données ont été conçus et réalisés. A partir des données obtenues, les surfaces de charges pour Crack1 ont été construites pour différents types de chargement (compression et extension axisymétrique=. Elles ont permis de définir l’évolution de coefficient de friction interne qui change le signe de positif à négatif avec l’augmentation de la pression de confinement. Ce changement marque la transition entre le comportement fragile et ductile du matériau qui est avérée être très sensible au type de chargement. L’évolution du coefficient de dilatance est aussi liée à cette transition reflétant la transition de la formation dilatante à la déformation compactante. Le type des fractures et leur orientation changent également ; elles dévient moins incliné à la contrainte majeure avec l’augmentation de la pression de confinement. Ainsi tous les types de fractures ont été obtenus : fractures cisaillantes, hybride et la diaclase. Les résultats expérimentaux sont en accord raisonnable avec la prédiction de la théorie de bifurcation et ouvre plusieurs perspectives pour l’étude du comportement des roches et la modélisation physique à l’échelle des structures géologiques avec le matériau analogique Crack1
The thesis focuses on the study of rock fracturing using the granular synthetic material Crack1 analogue of rocks, such as tenacious limestone, representative of oil reservoirs. The objective of the work is to characterize quantitatively the constitutive response of the Crack1 and to relate with the fracturing regimes. The adequate experimental equipment and the system for accurate data acquisition were developed. The yield surfaces for Crack1 were derived from the experimental results allowed us to define the evolution of the internal friction coefficient which changes the sign from positive to negative with increasing confining pressure. This change marks the brittle-ductile transition in the material behaviour that was proven to be very sensitive to the type of loading. The evolution of the dilatancy factor is also linked to this transition and reflects the transition from dilatant to compactant behaviour of the material. The type of fractures and their orientation change as well : the fractures become less inclined to the major stress with increasing confining pressure. All types of fractures are obtained : shears and hybrid fractures as well as joints. The experimental results are in a reasonable agreement with the predictions of the theory of bifurcation and open perspectives for both the study of the rocks” behaviour and the physical modelling of fracturing at the scale of geological structures using rock analogue material crack1

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Barthélémy, Pierre. "Etude de la géométrie des réseaux de fractures naturelles à différentes échelles : reconnaissance de structures hiérarchisées et incidence sur les propriétés hydrauliques." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112440.

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Abstract:

La fracturation naturelle des roches a une incidence majeure sur les phenomenes de transport dans les formations geologiques. Cependant, les methodes traditionnelles de description fournissent des informations tres locales sur la nature et la distribution de ces fractures et ne rendent pas toujours compte de l'allure generale du champ fracture. De nouvelles methodes d'approche doivent donc etre recherchees. Dans cette etude, on suppose que certaines proprietes geometriques des reseaux de fractures ne peuvent etre clairement mises en evidence que par un travail impliquant differentes echelles d'observation. Nous montrons qu'en envisageant un continuum d'echelles, dans une gamme donnee, on fait apparaitre, pour ces reseaux, des proprietes geometriques inaccessibles par l'etude des seules echelles extremes de cette gamme. La mise au point et l'application d'une methodologie simple, allant de l'acquisition des donnees a la quantification de la geometrie d'un champ fracture, nous permet de montrer la hierarchie des reseaux observes dans le plan horizontal. Cette hierarchie correspond a l'imbrication de reseaux de fractures de largeurs differentes. La meme etude appliquee au plan vertical n'est pas aussi convaincante et elle ne permet donc pas de resoudre totalement le probleme de la restitution d'une image complete de la fracturation en trois dimensions. Neanmoins, une telle etude fournit la matiere pour une analyse critique de la relation entre la densite de fracturation et l'epaisseur des bancs. On montre que cette relation ne peut etre clairement etablie que si on sait definir la limite mecanique des bancs. En dernier lieu, on regarde l'incidence de la hierarchie des reseaux de fractures sur la conductivite hydraulique du milieu fracture. Ainsi, on montre que cette hierarchie et l'influence de la nature des limites de bancs sont des parametres dont il faudra tenir compte lors de l'elaboration de nouveaux modeles geometriques et hydrauliques

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Toussaint, Renaud. "Fracturation des roches en compression : le processus de localisation en tant que phénomène critique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012208.

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Abstract:

La fracturation fragile des roches soumises à des cisaillements sous
fortes pressions de confinement présente des traits communs avec une transition de phase thermodynamique: la déformation se localise rapidement à l'échelle des grains dès la sortie du régime élastique réversible, tout en restant d'abord homogène aux grandes échelles. Alors que les microfractures individuelles croissent encore de façon stable, apparaissent autour de la contrainte pic des structures de grande échelle (bandes de cisaillement) qui brisent spontanément les symétries translationnelle et rotationnelle du problème.

Analysant des données déformation/contrainte obtenues sur diverses
roches et conditions de charge, on montre que celles-ci présentent
un haut degré d'universalité, à savoir que la pente de charge est une loi de puissance de l'écart à la contrainte pic, avec un exposant identique dans les différentes experiences à la résolution expérimentale près. Cette loi est vérifiée pratiquement de la sortie du régime élastique, à la contrainte pic.

Le fait que cet exposant semble indépendant de la roche, conjoint aux brisures de symétries et à l'émergence d'une structuration macroscopique, est typique d'un point critique. En conséquence, on développe à partir d'un simple postulat de maximisation d'entropie un formalisme de physique statistique adapté à ce problème. On obtient ainsi une distribution de probabilité sur les configurations de microfractures, en fonction de l'énergie nécessaire à leur formation. partir d'un modèle pour ces énergies basé sur des interactions élastiques, on obtient un système présentant deux transitions de phase: la première correspond à l'initiation de l'activité des microfractures, la seconde à la localisation macroscopique.
Ce modèle prédit à l'approche de la seconde transition le comportement quadratique observé dans les données, alors que le module d'Young effectif du matériau reste fini.

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Raynaud, Suzanne. "Fracturation et dissolution sous contrainte des roches : aspects naturels et expérimentaux à l'échelle microscopique." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11072.

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Abstract:

L'objectif de ce memoire est d'apporter de nouvelles donnees, a l'echelle microscopique, sur deux mecanismes majeurs de la deformation crustale souvent associees ; la deformation par dissolution-cristallisation et la deformation par rupture fragile. Dans la premiere partie, les methodes utilisees pour decrire la porosite et la texture d'un materiau, a l'echelle du mm au micrometre sont exposees, en particulier la tomodensitometrie rayons x. La deuxieme partie presente l'etude des caracteristiques petrophysiques de deux calcaires, qui ont ete naturellement soumis au meme champ de contrainte tectonique en compression pendant l'orogenese pyreneenne. Deux processus de deformation par pression-dissolution-cristallisation sont mis en evidence. L'existence de l'un ou l'autre de ces processus est controlee principalement par la porosite de la roche. Les differences entre ces deux processus sont discutees en termes de genese des sites stylolitiques, caracteristiques des transferts de masse, localisation de la cristallisation et deformation globale. Dans la troisieme partie, la rupture experimentale en compression de trois materiaux de comportements mecaniques varies, une roche dure (granite), une roche tendre (craie) et un sol (marne), est etudiee lors de tests triaxiaux effectues a differentes pressions de confinement. La cellule de deformation est transparente aux rayons x et montee dans un tomodensitometre rayons x. La microfissuration anterieure a la rupture, diffuse dans les echantillons, montre des caracteristiques differentes dans le granite et la marne. La microdeformation de ces deux materiaux evolue en fonction de la pression de confinement permettant de distinguer deux modes de rupture fragile. Dans la craie, au cours des essais, l'evolution spatio-temporelle de la porosite fissurale est analysee et la variation de la valeur de ce parametre est quantifiee. Cette approche permet plus particulierement d'analyser les caracteristiques de la porosite acquise lors de la relaxation des contraintes et de comparer avec les evenements survenus lors de la decompression dans un bassin sedimentaire

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Belcourt, Olivier. "La perturbation chimico-minéralogique (Hydratation, état d'oxydation, eau interstitielle) de la zone perturbée excavée et ses relations avec la perturbation texturale et mécanique : application aux argilites des galeries de Bure." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10140/document.

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Abstract:

La déshydratation, l’oxydation et la fracturation sont les trois principaux processus couplés subis par l’argilite callovo-oxfordienne recoupée par les galeries du Laboratoire Souterrain de Meuse/Haute-Marne de l'Andra lors de l'excavation de galeries. Une série de forages à différents temps après l'ouverture de la galerie a permis d'étudier l'évolution des perturbations en fonction du temps, jusqu'à 18 mois. Les profils de teneur en eau et les analyses isotopiques montrent une déshydratation en surface des parois d'environ 50%. Le front de déshydratation est rapidement sub-stationnaire car il résulte d'un équilibre entre la recharge par l'eau de la formation et l'évaporation imposée par la pression partielle de l'eau dans l'air de la galerie. La zone perturbée affecte principalement les premiers 70 cm, et ne se fait plus sentir à partir de 1 m 50. L’oxydation des pyrites provoque la formation de fluides sulfatés acides qui dissolvent les minéraux environnants, libèrent dans la solution des ions Ca2+, K+ et Na+ puis lors de la déshydratation de l’argilite, l'évaporation de l'eau porale induit la précipitation de minéraux sulfatés principalement. La dégradation de la matière organique dans les conditions des galeries montre une dégradation limitée, due soit à une oxydation très discrète, soit à une dégradation lente non détectable aux temps courts. Une série d'expérience de mise en équilibre d'eau avec une roche plus ou moins oxydée a permis d'évaluer l'impact de la présence des phases minérales néoformées sur les caractéristiques chimiques des eaux de réhydratation. Cette approche expérimentale a été confrontée aux résultats de modélisation géochimique. Les résultats obtenus permettent de mieux préciser les caractéristiques géométriques, minéralogiques et physico-chimiques de cette zone perturbée qui est susceptible d'évoluer par la suite en condition de réhydratation et d'élévation de température lors du stockage
Dehydration, oxidation, and fracturing are the three main and coupled processes underwent by Callovian-Oxfordian argillite cut by the galleries of the Laboratoire Souterrain of Meuse / Haute-Marne of Andra during the excavation. Several boreholes drilled at different times after the opening of the gallery were used to study the evolution of disturbances with time up to 18 months. Profiles of water content and isotopic analysis show dehydration at the surface of the walls of about 50%. The area of dehydration is rapidly sub-stationary because it results from a balance between the suction by the pore water and the evaporation imposed by the partial pressure of water in the air of the gallery. The disturbed area mainly affects the first 70 cm, and not exceeds 1 m 50. The oxidation of pyrite causes the formation of acid sulphate fluids which dissolve the surrounding minerals in the solution, release Ca2+, K+ and Na+ in the pore water then during the dehydration of argillite, the evaporation of the pore water leads to the precipitation of sulphate minerals mainly. The degradation of organic matter in the galleries shows a limited deterioration due to a very moderate oxidation or the slow degradation is not detectable at short times. Several experiments of equilibration between more or less oxidized samples and water were used to evaluate the impact of the presence of new-formed mineral phases (sulphates) on the chemical composition of the rehydration water. This experimental approach has been compared to results of geochemical modelling. The results obtained allow us to define geometrical, mineralogical and physico-chemical properties of the disturbed zone which could evolve thereafter during rehydration and temperature rise in storage condition

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Jorand, Cédric. "Modélisation expérimentale de la fracturation d'un milieu sédimentaire." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00153613.

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Abstract:

La modélisation de la déformation, de la rupture et de la fracturation des milieux rocheux représente un enjeu majeur dans de nombreux domaines scientifiques et pratiques, notamment pour l'exploitation des réservoirs fracturés. Cependant, cette modélisation se heurte à la mauvaise connaissance des lois constitutives, ce qui rend particulièrement importantes les approches expérimentales et en particulier la modélisation physique, qui est au coeur de ce travail.
Nous avons développé une technique originale d'une telle modélisation, basée sur un nouveau matériau Crack1 à l'échelle physique par rapport à une roche réservoir typique: le calcaire. Un programme étendu d'expérimentation avec les modèles de Crack1 a été réalisé avec un dispositif de chargement poly-tridimensionnel. Ce dispositif combine à la fois la simplicité et l'efficacité des solutions réalisées pour la réduction et l'élimination complète de la friction aux bords des modèles. Les résultats principaux peuvent être résumés de la façon suivante:
1.Des réseaux de diaclases ont été reproduits pour la première fois dans des conditions de chargement homogènes.
2.Les diaclases se forment, dans nos expériences, sous une compression triaxiale. Elles ne sont donc pas des fractures en Mode I.
3.Les figures fractographiques visibles sur les surfaces des diaclases naturelles et celles obtenues dans les modèles sont très similaires, ce qui suggère que la similarité physique est assurée pas seulement à macro-échelle, mais aussi à micro-échelle.
4.L'espacement S entre les diaclases ne dépend pas de l'épaisseur du modèle , contrairement au concept de « saturation » largement adopté dans la littérature et les modèles de réservoirs. Il a été démontré que S est contrôlé par l'état des contraintes imposé et la déformation accumulée du modèle.
5.Nous avons pu également reproduire dans des modèles les couloirs fracturés dont la formation est contrôlée par la rigidité des contacts aux limites de l'unité mécanique affectée par la fracturation.
6.L'augmentation de la pression moyenne appliquée au modèle résulte en un changement du style de la fracturation, qui évolue de manière continue des diaclases vers des fractures «obliques » conjuguées.
7.L'analyse des conditions de cette transition à partir de la théorie de la bifurcation de la déformation montre qu'elle est associée à la réduction du facteur de dilatance β de Crack1 avec l'augmentation de la pression p (ce type de dépendance β (p) est également connu pour les roches réelles).
Les résultats obtenus confirment donc que les lois constitutives contrôlent directement la fracturation. Des études expérimentales plus larges doivent désormais être menées pour contraindre ces lois dans toute leur complexité et avec une précision nécessaire.

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Genter, Albert. "Géothermie roches chaudes sèches : le granite de Soultz-sous-Forêts (Bas-Rhin, France) : fracturation naturelle, altérations hydrothermales et interaction eau-roche." Orléans, 1989. http://www.theses.fr/1989ORLE2038.

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Abstract:

Dans le cadre du programme europeen de recherches en geothermie roches chaudes seches, un forage profond gpk1 (2000 m) a ete realise dans le granite de soultz-sous-forets (bas-rhin, france). Ce granite se situe a l'interieur du graben rhenan sous une puissante couverture sedimentaire. Cette etude geologique vise a caracteriser ce massif granitique du point de vue de la fracturation naturelle, des alterations hydrothermales et des interactions eau-roche. L'analyse de la fracturation naturelle s'appuie sur l'interpretation d'imageries de paroi de forages. Ces diagraphies electrique (fms) et acoustique (bhtv) ont permis de determiner la geometrie des fractures naturelles potentiellement stimulables. Les familles directionnelles principales de fractures s'orientent suivant l'axe n160#oe et n170#oe et plongent de 70#oe a 80#ow. Ces structures tectoniques sont colineaires a la direction de la contrainte maximale horizontale actuelle connue au voisinage du puits geothermique. L'etude des alterations hydrothermales du granite, met en evidence l'existence de deux systemes principaux superposes: 1) une alteration pervasive precoce qui se singularise par une transformation selective des mineraux parentaux du granite (plagioclases, biotites) sans modification de la texture du granite; 2) une alteration filonienne qui s'accompagne de neoformations minerales dans les fractures et leurs epontes (illites, carbonates, hematite, quartz). La simulation de l'interaction eau de surface-roche alteree par un code de calcul thermodynamique, tend a montrer que le granite subit une dissolution significative. Dans ce systeme ouvert, cette dissolution signifierait donc que la porosite du milieu augmenterait lors d'une injection d'eau. Cette etude geologique permet de reviser le modele roches chaudes seches classique et de raisonner plutot en terme de reservoir geothermique fracture hydrothermalise, possedant les caracterist

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Genter, Albert. "Géothermie roches chaudes sèches, le granite de Soultz-sous-Forêts, Bas-Rhin, France : fracturation naturelle, altérations hydrothermales et interaction eau-roche /." Orléans : Éd. du BRGM Bureau de recherches géologiques et minières, 1990. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35150392k.

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Schueller, Sylvie. "Localisation de la déformation et fracturation associée : étude expérimentale et numérique sur des analogues de la lithosphère continentale /." Rennes : Géosciences-Rennes, 2005. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb40031012b.

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Rozhko, Alexander. "Rôle des forces de succion sur la fracturation hydraulique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00179530.

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Abstract:

L'effet mécanique des forces de succion, forces exercées par un fluide qui se déplace dans un milieu poreux, a été étudié dans le cadre de la fracturation hydraulique des roches de la croûte terrestre. Cet effet a été étudié par des méthodes analytiques issues de la mécanique des milieux continus, et par des simulations numériques. Ces forces de succion sont des forces de frottement causées par des gradients de pression fluide dans les milieux poreux. Différents modes de fracturation (bandes de cisaillement localisées, fractures en mode I) causés par une augmentation localisée de la pression fluide dans la croûte ont été reproduits dans un milieu poro-élastique grâce à plusieurs codes numériques spécialement développés à cet effet. La valeur de la pression fluide lors de la nucléation de la fracturation est aussi prédite à l'aide d'une nouvelle solution analytique.
Dans la solution analytique, une cavité elliptique dans un solide poreux est remplie avec un fluide à une pression non-hydrostatique. On considère aussi que le milieu poreux est soumis à un champ de contrainte externe. Puisque la pression du fluide dans la cavité est différente de la pression de pore dans la roche; le couplage poro-élastique est pris en compte dans le calcul des déformations. A partir de la théorie de Griffith qui donne une condition pour la propagation d'une fracture, et en utilisant la solution analytique obtenue, une équation généralisée a été obtenue pour la contrainte effective dans le milieu. Cette nouvelle loi décrit la fracturation dans un milieu poreux saturé avec un fluide, et dans lequel la distribution de pression fluide n'est pas homogène.

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Guiton, Martin. "Contribution de la fracturation diffuse à la déformation d'ensemble durant le plissement de roches sédimentaires." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2001. http://www.theses.fr/2001EPXX0015.

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Abstract:

Le plissement tectonique kilométrique de grès du Dévonien de l'Anti-Atlas marocain fournit un exemple de terrain analogue à de nombreux réservoirs d'hydrocarbures de sub-surface. Ce plissement est notamment accommodé par une histoire complexe d'ouvertures et de glissements enregistrés sur des réseaux de fractures diffuses. Une modélisation mécanique du plissement est proposée, prenant en compte ces discontinuités de déplacement, pour chaque orientation de fractures, par une loi de comportement élasto-plastique de type Mohr-Coulomb tronquée en tension. Les propriétés de résistance mécanique sont plus faibles pour les orientations héritées que pour les nouvelles. Des simulations par la méthode des éléments finis de plis de flambage 3D confinés prédisent, à partir du champ de contrainte en élastique, la formation de failles inverses dans les intrados du pli et de failles décrochantes à normales ou de joints dans les extrados. Les glissements le long de joints systématiques hérités, durant le flambage dans l'extrados, entraînent une rotation des directions principales de contraintes déterminant l'orientation des joints néoformés. Des glissements le long de failles inverses, durant la phase de compression homogène initiale, favorisent le flambage et font évoluer la géométrie elliptique du pli vers un mode circulaire, désactivant les failles inverses au profit de failles décrochantes et de joints dans les flancs. Une application à un réservoir d'hydrocarbures, dans un dôme de carbonates du Crétacé au Moyen-Orient, explique la formation des failles sismiques à partir de l'ouverture et du glissement de joints systématiques. Le contrôle des orientations de fractures et de la déformation prédites, par des cartes de courbure et de rejets des failles, permet d'envisager l'utilisation de ce modèle pour la prédiction des fractures sub-sismiques dans les réservoirs.

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Lu, Yingfa. "Modélisation de l'endommagement anisotrope des roches saturées." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2002/50376-2002-163.pdf.

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Abstract:

L'objectif consistait à décrire de manière précise les comportements mécaniques et poromécaniques des grès des Vosges secs et saturés. En ce qui concerne la modélisation du comportement mécanique du grès des Vosges secs, on propose un modèle d'endommagement anisotrope induit par des microfissures. Ce modèle, basé sur les travaux précédents, décrit un comportement mécanique endommagé, en tenant compte du mécanisme du glissement et de l'ouverture des microfissures. Le potentiel complémentaire thermodynamique est caractérisé par sa dépendance linéaire par rapport à variable endommagé et par la présence d'un terme linéaire par rapport au tenseur de contrainte. L'évolution d'endommagement est liée directement à la propagation des microfissures. En particulier, un moyen pour déterminer tous les paramètres a été proposé. La vérification du modèle proposé sur divers chemins de sollicitations a montré une bonne performance. En ce qui concerne la modélisation du comportement poromécanique du grès des Vosges saturé, on développe le modèle d'endommagement anisotrope induit par des microfissures, afin de décrire les comportements poromécaniques. On adopte les paramètres d'essai de compression triaxial drainé, pour simuler les comportements d'endommagements anisotrope des roches drainées et non drainée saturée. En se basant des observations expérimentales, les contraintes effectives de Terzaghi sont utilisées avec le critère de la propagation des microfissures, afin de décrire la caractéristique de la rupture des microfissures. La formulation du potentiel thermodynamique est aussi développée, l'équation d'état peut être obtenue, en utilisant le potentiel dual. La simulation numérique montre que le modèle développé est capable de décrire les principales caractéristiques liées à l'endommagement induit par les microfissurations.

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Sarret, Patrick. "Modélisation numérique des champs de fractures des massifs rocheux : application à l'industrie pétrolière." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10018.

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Abstract:

Analyse statistique de la géométrie et de l'organisation spatiale des champs de fractures. Développement d'un modèle numérique qui permet de visualiser des blocs de roche fracturée ou d'isoler dans l'espace des blocs de roche découpée par le champ de fracture. Applications aux formations géologiques carbonatées, à propriétés de réservoirs pétroliers, situées dans le Quercy et le Sud du Bassin Aquitain

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Hamamdjian-Trentesaux, Christine. "Détermination de l'état de contrainte géostatique par l'étude de la microfissuration des roches." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0091.

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Abstract:

On analyse la microfissuration des roches et leur déformation en rapport avec l'état de contrainte préexistant. Une méthode expérimentale de mesure des déformations différentes de celle utilisée couramment est proposée, substituant aux jauges de déformation, des capteurs de déplacement a noyaux inductifs

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Lefêvre, Franck. "Comportement en cisaillement et évolution de la morphologie des discontinuités rocheuses." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL058N.

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Abstract:

La présence des discontinuités dans un massif rocheux est identifiée comme l'élément majeur dans l'étude de la stabilité des ouvrages. La connaissance du comportement en cisaillement des joints rocheux fait donc l'objet de nombreuses études. Ce travail de recherche présente une étude numérique (code de calcul UDEC) qui traite de l'influence de l'application du déplacement tangentiel sur l'état de contrainte dans la matrice et le long du joint. Nous étudions ensuite, sur des répliques en mortier de joints artificiels ondulés et de joints naturels, l'influence des cycles de cisaillement direct sur le comportement en cisaillement des joints ainsi que sur leur dégradation. Ces essais ont été réalisés suivant les sollicitations CNC et KNC sous différents niveaux de contrainte normale et de rigidité normale. Afin de quantifier la dégradation des joints cisaillés, des relevés topographiques ont été effectués avant et après les essais de cisaillement avec un profilomètre laser à capteur optique et l'usure des joints cisaillés est quantifiée directement par le degré de dégradation, Dw, défini sur la base de 1'estimation des aires vraies des surfaces avant et après cisaillement. A partir de nos résultats expérimentaux, un critère de rupture en cisaillement prenant en compte l'endommagement successif et la morphologie du joint a été proposé. De plus, deux modèles ont été proposés pour prédire la dégradation des joints anisotropes suivant le type de sollicitation (CNC ou KNC), le mode de cisaillement (monotone ou cyclique) et la caractérisation morphologique. Le modèle de dégradation KNC est généralisable aux deux types de sollicitation, et les résultats des essais ont montré que ce modèle prédit assez bien la dégradation des joints.

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Maillart, Jérôme. "Différenciation entre tectonique synsédimentaire et compaction différentielle." Paris, ENMP, 1989. http://www.theses.fr/1989ENMP0219.

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Abstract:

Lors de leur enfouissement les series sedimentaires se compactent. Ce qui se traduit par une diminution de volume et d'epaisseur des sediments due a la decroissance de la porosite consecutive a l'expulsion des fluides. Durant ce processus, les sediments, encore plastiques, sont susceptibles de se deformer de maniere souple puis cassante par simple phenomene de compaction differentielle. Ce mecanisme peut-il conduire a la creation de structures tectoniques et sedimentaires ou bien encore a la modification de la geometrie de structures preexistantes? pour le definir, des structures singulieres d'echelle pluridecametrique situees dans le sud-est de la france sont etudiees et caracterisees. Puis, la decompaction pas-a-pas des series sedimentaires permet de restituer les geometries de ces structures a differentes etapes du depot, de retrouver les configurations successives qui sont comparees aux configurations actuelles, fort differentes. Grace a cette demarche, l'origine exacte des structures est definie et la part de la deformation due a la compaction est distinguee. Une approche plus theorique est conduite a partir de modeles. En simulant un enfouissement progressif, les deformations acquises par des series sedimentaires placees sur des substrats de formes variees sont suivies, par le biais des marqueurs. Les resultats obtenus a partir des exemples de terrain et des modeles prouvent que la compaction differentielle peut conduire a la creation de deformations comparables a des deformations d'origine tectonique et qu'elle peut etre un element essentiel pour l'interpretation et la comprehension de certaines structures

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Pham, Duc Vuong. "Suivi numérique des bandes de localisation dans les structures endommageables (endommagement par mésofissuration, anisotropie induite) : applications en géomécanique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2309.

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Abstract:

Un modele original d'endommagement anisotrope non visqueux a ete completement developpe. Ce modele, utilisant une seule variable interne d'endommagement (tenseur d'ordre 2) et ne necessitant d'identification que de 7 constantes caracteristiques du materiau, permet notamment de rendre compte de maniere satisfaisante de l'anisotropie induire par la mesofissuration des roches fragiles. Une methode des e. F. Non conformes du type de celle proposee par ortiz et coll. Basee sur le principe variationnel mixte d'hellinger-reissner et incluant les conditions cinematiques liees a la localisation (au sens de rice) a ete ensuite appliquee a des structures elastiques-endommageables. Cette methode des e. F. Modifiee permet de reduire largement la dependance des resultats vis-a-vis du maillage et de simuler correctement les zones de localisation de la deformation et de l'endommagement. Couplee au modele elastique-endommageable a anisotropie induite, cette methode des e. F. Mixte permet l'etude qualitative de la transition d'une region de deterioration diffuse a celui d'une deterioration localisee. Cette localisation de l'endommagement pouvant etre percue comme un phenomene precurseur voire concomitant de la macrofissuration, cet outil numerique (modele elastique-endommageable et m. E. F. Mixte) peut finalement etre applique a la prevision de la fissuration dans des structures complexes telles que des puits de forages

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Havard, Marie-Laurence. "Caractérisation par la géochimie du Pb et du Sr des interactions eau-roche dans les formations sédimentaires jurassiques du site expérimental de l'ISPN à Tournemire (Aveyron)." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20031.

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Belem, Tikou. "Etude mocrotectonique des déformations éocènes et oligocènes de la région de Montpellier (Languedoc)." Nancy 1, 1991. http://www.theses.fr/1991NAN10151.

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Kobchenko, Maya. "Fracturation durant la production interne de fluides dans les roches : application à la migration primaire d'hydrocarbures." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENU035/document.

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Abstract:

Cette thèse presente des travaux et résultats d'expériences de fracturation dont l'origine est une génération interne de fluides induite par des réactions chimiques dans des échantillons de roches et des matériaux analogues. Les deux premiers articles portent sur une expérience avec des échantillons de schistes imagés par tomographie aux rayons X au cours du temps. Le premier article décrit la formation de fractures créées par l'augmentation de pression induite par la décomposition de matière organique lorsque les schistes sont chauffés. Le deuxième article porte sur la procédure expérimentale et l'analyse d'images, utilisées pour obtenir les résultats du premier article. Les deux autres articles concernent la fracturation d'une couche de gélatine contenant de la levure et du sucre, ce qui génère du CO2. Le troisième article décrit le mécanisme de formation d'un réseau de fractures au cours du drainage du CO2 contenu dans la gélatine. Le quatrième article concerne l'évolution du réseau de fractures au cours de ce drainage, ainsi que les mécanismes d'ouverture et fermeture des fractures. Le dernier article porte sur une étude par tomographie aux rayons X de la distribution de porosité d'échantillons endommagés d'andésite. Les méthodes développées dans ce projet peuvent s'appliquer à la déshydratation de sédiments, la formation de volcans de boue, l'exploration d'hydrates de méthane, la séquestration de CO2 et la fracturation de réservoirs non conventionnels
This thesis presents the experimental work and the results on fracturing of rock samples and analogue materials due to internal fluid generation during chemical reaction. The first two papers concentrate on time-resolved 3D X-ray imaging experiment on organic-rich shale samples. Paper 1 describes fracture formation due to hydrocarbon generation in the shale induced by organic matter decomposition during heating. Paper 2 gives an overview of the experimental procedure and image analysis workflow, which were used to obtain results presented in the first paper. The other two papers are focused on fracturing of gelatin mixed with yeast and sugar, which generates CO2. Paper 3 describes the mechanism of fracture network formation during draining of CO2 out of a gelatine layer. Paper 4 focuses on the temporal evolution of the drainage network and the mechanism of fracture opening and closing. The last paper presents a study in which X-ray microtomography was used to characterize porosity distribution in weathered andesite samples. The scientific methods developed in this project have potential application in studying dehydration of sediments, formation of mud volcanoes, methane hydrate exploration and assessment, geological sequestration of carbon dioxide CO2 and hydraulic fracturing of unconventional reservoirs

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Cortes, Pascal. "Mécanismes et caractérisation de la fracturation de mode 1 dans les roches stratifiées : terrain et expérimentations." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20214.

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Abstract:

Ce travail de these contribue a preciser les mecanismes de formation des diaclases (fractures de mode 1) dans les roches stratifiees par des observations de terrain, des experimentations physiques originales. 1) un modele de mecanique de la rupture decrit la cinetique de propagation des fractures de mode i dans les milieux stratifies en prenant en compte les geometries de fractures naturelles et experimentales et le caractere stratifie du systeme. Il predit que la vitesse de propagation des fissures est essentiellement subcritique. 2) les raisons mecaniques de la coexistence de reseaux de diaclases et de fractures en echelon sont discutees a partir d'experimentations dans un vernis craquelant bicouche, et on montre le role determinant de la rheologie sur le developpement de l'une ou l'autre de ces structures. 3) la contribution des contraintes residuelles dans la propagation des diaclases formees en subsurface est discutee a partir d'arguments de terrain et experimentaux. Le developpement des contraintes residuelles est relie aux contrastes de diverses proprietes physiques des multicouches soumis a differentes formes de chargement tectoniques ou non. 4) un travail de terrain dans les gres devoniens de l'anti-atlas decrit l'accommodation du plissement par fracturation d'une couche fragile. On montre des mecanismes originaux de remobilisation et coalescence de fractures, ainsi que le deplacement rotationnel de blocs rigides autour de failles de reactivation courbes, mais aussi l'imbrication plissement-chevauchement. Enfin on propose une reflexion methodologique sur la caracterisation de l'heterogeneite structurale dans les reservoirs, d'apres carottes. Basee sur la correlation entre microstructures, macrostructures et lithologie, elle est appliquee a la caracterisation des reservoirs fractures.

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Ruelleu, Sébastien. "Caractérisation hydrogéophysique des milieux fracturés : développement instrumental et modélisation des vitesses d’écoulements en forage." Rennes 1, 2010. https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/tel-01137326.

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Abstract:

Les milieux fracturés se caractérisent par une forte hétérogénéité du champ de vitesses liée à la localisation des flux dans les zones les plus perméables du réseau de fractures. Dans un tel contexte, prédire les écoulements ou le transport nécessite d’apporter des contraintes assez fines sur le milieu et sur les flux. Nous abordons cette question à travers trois approches complémentaires : (i) une étude des liens entre fracturation et zones de déformation et les écoulements observés sur le site expérimental de Ploemeur (ii) la réalisation d’un modèle numérique nous permettant de quantifier les paramètres hydrauliques des fractures par inversion des flux selon différentes géométries des fractures et (iii) le développement d’une nouvelle sonde permettant la mesure des vitesses d’écoulement horizontales en partenariat avec la division technique de l’INSU (Brest). Suivant ces trois axes d’études les résultats principaux sont : (i) la corrélation flux structure n’est pas trivial, cependant, il semble que la fracturation subverticale N110° et N20° contrôle une partie des écoulements avec la zone de déformation intense à l’échelle régionale. (ii) À travers l’approche numérique, Nous avons mis en évidence la sensibilité des flux verticaux aux paramètres d’emmagasinement des fractures. Le pendage de structure connectant les puits n’est pas accessible par la mesure des flux. (iii) La sonde développée, permet caractériser de façon pertinente les vitesses sur une large gamme de mesure (1. 10-5 à 1. 10-2 m/s) aussi bien en milieu homogène que dans des milieux fracturée. Dans le cadre de milieu hétérogène, les mesures en forage sont bruitées
The fractured media are characterized by a strong heterogeneity of the velocity field related to the localization of flow in the local permeable zones of the fracture network. In this context, to predict the flow or transport needs to provide enough constraints on the lithology and the flow. We bring somme information for this question through three complementary approaches: (i) a study of the relationship between fracturing and deformation zones and flow observed in the Ploemeur’s experimental site, (ii) implementation of a numerical model that allows us to quantify fractures hydraulic parameters by inversion of the flow with different geometries of fractures, and (iii) the development of a new borehole tool for horizontal velocities measurement, in partnership with the Technical Division of INSU (Brest). Following these three areas of study results are: (i) the correlation flow structure is not trivial, however, it appears that faulting subvertical N110 ° and N20 ° controls part flow with the intense deformation zone regionally. (ii) Through the numerical approach, we have demonstrated the sensitivity of flow parameters for vertical storage of fractures. The structure dip connecting the wells is not accessible by flow measurement. (iii) The sensor developed can appropriately characterize the velocities over a wide range of measurement (1. 10-5 to 1. 10-2 m/s) both in homogeneous than in fractured media. In the context of heterogeneous, the measures are noisy in borehole

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Grob, Mélanie. "Étude expérimentale du rôle des hétérogénéités dans la propagation de la rupture." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/GROB_Melanie_2009.pdf.

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Abstract:

Notre étude expérimentale se focalise sur l'influence des microstructures ou aspérités dans la propagation de la rupture le long d'une interface rugueuse. Le montage expérimental permet de suivre optiquement et acoustiquement la propagation de la rupture entre deux plaques de Plexiglas dépolies et thermocollées. La morphologie du front de rupture est étudiée en terme de coefficient de rugosité pour en déduire les mécanismes de fracturation sous-jacents. Nos analyses montrent que la valeur de ce coefficient diffère entre les grandes et le~ petites échelles, et ce quelque soit le dépolissage utilisé ou l'échelle d'observation. À petites échelles, la rugosité du front serait due à la coalescence de microfractures alors qu'aux plus grandes échelles, les interactions élastiques longue portée influencent la morphologie du front. La dynamique de la propagation du front de rupture est gouvernée par des avalanches locales et irrégulières avec de larges fluctuations de vitesse. Ces évènements sont rangés dans des catalogues similaires aux catalogues de sismicité, puis étudiés avec les mêmes méthodes statistiques. Malgré des différences dans le mode de fracturation, dans le système d'acquisition et dans les échelles de temps, les distributions spatiales, temporelles et de moments des catalogues expérimentaux obéissent aux mêmes lois d'échelle que les distributions correspondantes pour les séismes. Ces résultats suggèrent que la dynamique de propagation de la rupture est contrôlée par les interactions élastiques entre les microstructures du milieu. Des analyses préliminaires des émissions acoustiques montrent également une forte corrélation entre évènements optiques et acoustiques
Our experimental study focuses on the influence of microstructures or asperities on rupture propagation along a rough interface. The experimental setup allows to follow optically and acoustically the rupture propagation between two rough thermally annealed Plexiglas plates. The rupture front morphology is analysed in terms of roughness coefficient which quantifies the self-affine characteristics of the fronts to try to deduce the underlying fracture mechanisms. Our studies show that the coefficient value changes between the small and large length scales. These two scaling regimes are found whatever the sandblasting procedure or the observation scale. The front roughness at small scales would be a consequence of the coalescence of microfractures whereas the longrange elastic interactions dominate and influence the front morphology at large scales. The rupture front propagation dynamics is governed by local and irregular avalanches with large velocity fluctuations. These events are ranked in catalogs similar to seismicity catalogs and analysed with the same statistical methods. Despite differences in fracture mode, acquisition system and time scales, spatial, temporal and moment distributions of experimental catalogs obey the same scaling laws with similar exponents as the corresponding distributions for earthquakes. These results suggest that the rupture propagation dynamics is controled by elastic interactions between microstructures within the material. Preliminary analyses of acoustic emissions show also a strong correlation between optical and acoustical events

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Colbeaux, Jean-Pierre. "Analyse de structures post-calédoniennes (Nord de la France, Sud de la Belgique)." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10179.

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Abstract:

Les structures affectant les terrains d'âge paléozoïque à cénozoïque, dans le Nord de la France et le Sud de la Belgique, sont décrites et interprétées. L'étude de leurs relations mutuelles conduit à définir une succession chronologique d'ensembles de structures reliés à des raccourcissements alternativement N-S et E-W. En ce qui concerne les assises paléozoïques, une attention plus particulière fut portée au massif paléozoïque du bas-boulonnais, où l'interprétation permet de mettre en évidence d'une part, de nouvelles unités tectoniques, d'autre part un schéma structural d'ensemble. Pour les formations mésozoïques, un premier état de la fracturation de la craie (crétacé) est présenté; divers indices convergents conduisent à envisager une tectonique active jusqu'au présent. La datation des ensembles de structures, replacée dans le cadre de l'Europe du nord-ouest, met l'accent sur deux épisodes tectoniques (l'un au paléozoïque, l'autre au cénozoïque) séparés par une période de calme relatif au mésozoïque

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Ouraga, Zady. "Modélisation de la fracturation naturelle des sédiments : impacts sur la modélisation de bassin." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1165/document.

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Abstract:

La modélisation de bassin est couramment utilisée pour décrire l’évolution des bassins sédimentaires à partir d’une reconstitution de leur histoire. Durant la modélisation des processus géologiques, les propriétés de transfert des sédiments peuvent changer significativement à cause de leur fracturation naturelle. La présence de ces fractures dans le bassin peut constituer des chemins préférentiels d’écoulement ou des barrières qui contrôlent les niveaux de surpressions, l’accumulation et la migration des hydrocarbures dans le milieu ainsi que la perméabilité du milieu. Dans l’industrie pétrolière et en particulier durant l’exploration, la connaissance de l’historique des processus de fracturation naturelle permet d’améliorer la prédiction des positions de réservoirs d’hydrocarbures dans le milieu ainsi que leurs propriétés. En profondeur les fractures s’amorcent dans les roches aux niveaux des discontinuités géométriques. Cependant, les chargements à l’origine de l’initiation de ces fractures restent mal connus. Dans les bassins sédimentaires, les propriétés mécaniques et géométriques de ces fractures sont directement reliées aux processus inhérents à leur formation. Elles peuvent dériver de certains processus comme par exemple le dépôt des sédiments, les chargements tectoniques ou le processus d’érosion. Le but de cette thèse est de fournir une amélioration de la caractérisation de l’amorçage des fractures dans la modélisation de bassin à partir d’un outil numérique de simulation de réseaux de fractures et de son évolution sous chargement hydromécanique. Au cours de la sédimentation, les matériaux enfouis subissent une augmentation de la contrainte verticale. Cette augmentation de la contrainte par sédimentation entraîne une compaction mécanique et une diminution de la porosité. La compaction mécanique qui dépend du taux de sédimentation et de la perméabilité des matériaux enfouis peut générer des surpressions importantes dans le bassin. Dès lors une compétition s’établie entre la dissipation de la surpression des fluides et la vitesse de sédimentation et peut conduire à l’amorçage de fractures. Ainsi, pour étudier analytiquement l’amorçage des fractures dans le bassin, un modèle synthétique géologique est proposé. La solution analytique de l’évolution de la pression et des contraintes dans ce contexte est obtenu en superposant deux problèmes de poroélasticités. L’analyse de la solution et d’un critère de fracturation serviront de base pour prédire l’amorçage et la propagation des fractures. Pour simuler la propagation et l’évolution des fractures, un modèle numérique comportant des chemins potentiels de fracturation uniformément repartis est mis au point dans le code de calcul par éléments finis Porofis. Les fractures sont modélisées par un modèle de joints cohésifs avec endommagement et l’écoulement est décrit à partir de loi de Poiseuille. Les effets du couplage hydromécanique dans les fractures et dans la matrice poreuse sur l’évolution dynamique de l’espacement des fractures pour des cas synthétiques typiques de la modélisation de bassin sont également étudiés
Basin modeling is commonly used to describe basin's evolution from a reconstruction of its history. During the geological processes modeling, the transfer properties of sediments can change significantly due to natural fracturing and therefore may constitute preferential flow paths or barrier that control hydrocarbons migration and accumulation. In petroleum industry, and especially for exploration, the knowledge of natural fracturing processes and history enhances the prediction of overpressures, potential location of hydrocarbon storage and matrix equivalent permeability. At significant depth, nucleation of fractures and initiation are triggered at existing defects, but the loads behind its initiation are unknown or poorly characterized. In sedimentary basin, fracture mechanical and geometrical properties are directly related to the processes from which it comes. Fracture initiation at depth can arise from by many processes such as deposition, tectonic and erosion processes. The aim of the thesis is to provide an improvement in the characterization of fracture initiation in basin modeling by using a numerical modeling of fracture network and its evolution under hydro mechanical loading. During sedimentation, buried rocks are subjected to an increase in vertical stress. This increase leads to a decrease of porosity that is commonly called mechanical compaction. Indeed, the mechanical compaction depending on its rate and on the permeability of the burden rocks, can induce significant overpressures. Thus, a competition is initiated between the dissipation of fluid overpressure and sedimentation rate, and may result in fracture initiation. For analytical study of fracture initiation, a synthetic geologic structure is used. The analytical solution analytical solution of the pressure and stresses in a sealing formation is proposed under sedimentation by superposing two problems of poroelasticity. This analytical solution and a fracturing criterion are used to predict the initiation and propagation of the fracture. The fracture propagation and growth are studied by numerical simulations based on a finite element code dedicated to fractured porous media called Porofis. The numerical model contains defects initially closed and homogeneously distributed. The fractures are modeled with a constitutive model undergoing damage and the flow is described by Poiseuille’s law. The effect of hydromechanical coupling on dynamicevolution of fracture spacing using synthetic geological structure for basin modeling are also studied

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Moosavi, Sourena. "Initiation et propagation de la fracturation en milieu anisotrope avec prise en compte des couplages hydro-mécaniques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0254.

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Abstract:

L’accent mis actuellement par l’industrie pétrolière sur l’augmentation de l’efficacité des réservoirs, ainsi que sur l’intérêt grandissant pour l’exploitation d’autres sources d’énergie enfouies profondément sous terre a suscité un regain d’intérêt pour la mécanique de la fracturation des roches en général et la fracturation hydraulique en particulier. La fracturation hydraulique, appelée de manière informelle “fracturation”, est un processus qui consiste généralement à injecter de l’eau, sous haute pression dans une formation rocheuse via le puits. Ce processus vise à créer de nouvelles fractures dans la roche et à augmenter la taille, l’étendue et la connectivité des fractures existantes. Des avancées récentes dans la modélisation et la simulation de fractures hydrauliques ont eu lieu, au confluent de facteurs qui incluent une activité accrue, une tendance vers une complexité accrue et une compréhension approfondie du modèle mathématique sous-jacent et de ses défis intrinsèques. Cependant, certaines des caractéristiques très importantes de ce processus ont été négligées. Parmi les caractéristiques négligées, on peut citer l’incapacité de la grande majorité des modèles existants de s’attaquer à la fois à la propagation de fractures hydrauliques dans la roche intacte, à l’inititation de nouvelles fractures ainsi qu’à la réactivation des fractures existantes. Une autre caractéristique qui a été ignorée est sa dimension intrinsèque en trois dimensions, négligée par la plupart des modèles actuallement proposés. Parmi tous les différents types de méthodes numériques développées pour évaluer le mécanisme du phénomène de fracturation, très peu sont capables de représenter la totalité des mecanismes mis en jeu. Dans la présente thèse, l’initiation et la propagation de fissures induites par les fluides dans des roches isotropes transversales sont simulées à l’aide d’un modèle hydromécanique (HM) couplé basé la méthode XFEM (eXtended Finite Element Method) et un modèle de zones cohésives. Le HM-XFEM développé dans cette thèse est une extension des modèles précédemment développés dans l’équipe hydro-géomécanique multi échelle de GeoRessources. L’accent a été porté plus particulièrement sur la prise en compte de l’anisotropie du milieu et sur son influence sur le chemin de propagation. Ce dernier est défini à partir du le concept d’angle de bifurcation introduit auparavant dans la littérature. En complément des développements réalisés dans le modèle HM-XFEM, effort a été fait pour mieux comprendre l’initiation de la fissure en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM) à l’aide du logiciel open source YADE Open DEM. La nature différente des deux méthodes, DEM étant une méthode discontinue et XFEM, une méthode continue, révèle les potentiels des deux méthodes et permet de comparer correctement la méthode qui convient le mieux au problème à résoudre, compte tenu des objectifs de la conception
Current emphasis in petroleom industry toward increasing the reservoirs efficiency, along with the interest in exploitation of other sources of energy buried deep underground created a renewed interest in rock fracture mechanics in general and hydraulic fracturing specifically. Hydraulic fracturing, informally referred to as “fracking,” is an oil and gas well development process that typically involves injecting water, under high pressure into a bedrock formation via the well. This process is intended to create new fractures in the rock as well as increase the size, extent, and connectivity of existing fractures. However some of the very important features of this process have been overlooked. Among these neglected features one can name of inability of the vast majority of existing models to tackle at once the propagation of hydraulic fractures in fractured rocks-masses where a competing dipole mechanism exists between fracturing of the intact rock and re-activation of exiting fracture networks. Another feature that has been ignored is its intrinsically three dimensionality which is neglected by most models. Among all different types of numerical methods that have been developed in order to assess the mechanism of fracturing phenomenon very few, if any, can handle the entire complexity of such process. In the present thesis, fluid-driven crack initiation and propagation in transverse isotropic rocks is simulated using a coupled model comprising of eXtended Finite Element Method (XFEM) and cohesive zone models. The HM XFEM developed in this thesis is an extension to previous models developed introduced in multiscale hydrogeomechanics team of GeoRessources. An emphasis is put on considering the anisotropic nature of the medium and on studying its influence on the propagation path. This latter is investigated by the concept of bifurcation angle previously introduced in literature. In complementary efforts was made to have a better understanding of crack initiation in transversely isotropic media, we also used the discrete element method (DEM) in order to gain insights into the mechanisms at stake. Both methods exhibit their advantages and disadvantages in modeling fracturing phenomenon. The different nature of two methods, DEM being a discontinuous and XFEM being a continuous method, reveals potentials of both methods and renders a good comparison of which method suits the problem in hand the best, considering the the objectives of the design

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Souley, Mountaka. "Modélisation des massifs rocheux fracturés par la méthode des éléments distincts : influence de la loi de comportement des discontinuités sur la stabilité des ouvrages." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL091N.

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Abstract:

Le comportement mécanique des massifs rocheux fracturés est énormément et quelquefois dramatiquement, affecté par le comportement des discontinuités présentes dans les massifs. L'influence des discontinuités sur le comportement mécanique des masses rocheuses a été démontrée par de nombreuses études expérimentales et numériques. Les joints sont à l’origine des ruptures ou instabilités observées dans les structures du génie civil et leur comportement dépend de nombreux facteurs. Par conséquent, les modèles de comportement des discontinuités et les paramètres associés jouent un rôle essentiel dans les applications des techniques numériques. Un programme permettant de déterminer les paramètres des lois constitutives des discontinuités ainsi que les critères de rupture en cisaillement, à partir des données d'essais en laboratoire, a été mis au point. Saeb et Amadei ont développé un modèle analytique, incrémental et non linéaire de comportement des joints rocheux. Base sur la formulation des auteurs, nous avons généralisé le comportement des joints rocheux à des sollicitations cycliques dans la direction normale et avec changement de direction de sollicitations dans la direction tangente au joint. Les deux modèles ont été implantés dans le code de calcul des éléments distincts UDEC. Une vérification des modèles ainsi qu'une étude paramétrique ont été réalisées sur des géométries simples (y compris les deux lois linéaires de UDEC). Trois exemples d'application à l'étude de l'influence des lois sur la stabilité des ouvrages ont été traités. Les deux premiers étudient l'influence des lois de comportement sur la stabilité d'ouvrages à plusieurs profondeurs ainsi que l'influence de la rigidité du milieu entourant les fractures. Une comparaison entre les résultats de la modélisation (selon les lois constitutives et certains paramètres qu'elles font intervenir dans leur mise en œuvre) et les mesures in situ constituent le troisième exemple

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Welemane, Hélène. "Une modélisation des matériaux microfissurés - Application aux roches et aux bétons." Phd thesis, Lille 1, 2002. http://oatao.univ-toulouse.fr/6638/1/Welemane_6638.pdf.

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Abstract:

Une nouvelle modélisation, écrite à l'échelle macroscopique, est proposée pour rendre compte de quelques spécificités essentielles du comportement mécanique non linéaire des matériaux microfissurés. L'attention est notamment portée ici à la description de l'anisotropie induite par le caractère orienté des microfissures et des effets unilatéraux liés à l'ouverture-fermeture de celles-ci. La microfissuration évolutive étant le seul mécanisme dissipatif considéré, l'endommagement du matériau est caractérisé au travers de la distribution en orientation des densités de microfissures. La construction du potentiel thermodynamique s'appuie quant à elle sur la physique du phénomène considéré et sur quelques considérations d'ordre micro-mécanique, notamment pour décrire la restitution des propriétés élastiques induite par la fermeture de défauts. Enfin, le formalisme complémentaire (évolution du dommage) est établi dans un cadre strictement standard à partir de l'expression de la dissipation.

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Moosavi, Sourena. "Initiation et propagation de la fracturation en milieu anisotrope avec prise en compte des couplages hydro-mécaniques." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0254/document.

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Abstract:

L’accent mis actuellement par l’industrie pétrolière sur l’augmentation de l’efficacité des réservoirs, ainsi que sur l’intérêt grandissant pour l’exploitation d’autres sources d’énergie enfouies profondément sous terre a suscité un regain d’intérêt pour la mécanique de la fracturation des roches en général et la fracturation hydraulique en particulier. La fracturation hydraulique, appelée de manière informelle “fracturation”, est un processus qui consiste généralement à injecter de l’eau, sous haute pression dans une formation rocheuse via le puits. Ce processus vise à créer de nouvelles fractures dans la roche et à augmenter la taille, l’étendue et la connectivité des fractures existantes. Des avancées récentes dans la modélisation et la simulation de fractures hydrauliques ont eu lieu, au confluent de facteurs qui incluent une activité accrue, une tendance vers une complexité accrue et une compréhension approfondie du modèle mathématique sous-jacent et de ses défis intrinsèques. Cependant, certaines des caractéristiques très importantes de ce processus ont été négligées. Parmi les caractéristiques négligées, on peut citer l’incapacité de la grande majorité des modèles existants de s’attaquer à la fois à la propagation de fractures hydrauliques dans la roche intacte, à l’inititation de nouvelles fractures ainsi qu’à la réactivation des fractures existantes. Une autre caractéristique qui a été ignorée est sa dimension intrinsèque en trois dimensions, négligée par la plupart des modèles actuallement proposés. Parmi tous les différents types de méthodes numériques développées pour évaluer le mécanisme du phénomène de fracturation, très peu sont capables de représenter la totalité des mecanismes mis en jeu. Dans la présente thèse, l’initiation et la propagation de fissures induites par les fluides dans des roches isotropes transversales sont simulées à l’aide d’un modèle hydromécanique (HM) couplé basé la méthode XFEM (eXtended Finite Element Method) et un modèle de zones cohésives. Le HM-XFEM développé dans cette thèse est une extension des modèles précédemment développés dans l’équipe hydro-géomécanique multi échelle de GeoRessources. L’accent a été porté plus particulièrement sur la prise en compte de l’anisotropie du milieu et sur son influence sur le chemin de propagation. Ce dernier est défini à partir du le concept d’angle de bifurcation introduit auparavant dans la littérature. En complément des développements réalisés dans le modèle HM-XFEM, effort a été fait pour mieux comprendre l’initiation de la fissure en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM) à l’aide du logiciel open source YADE Open DEM. La nature différente des deux méthodes, DEM étant une méthode discontinue et XFEM, une méthode continue, révèle les potentiels des deux méthodes et permet de comparer correctement la méthode qui convient le mieux au problème à résoudre, compte tenu des objectifs de la conception
Current emphasis in petroleom industry toward increasing the reservoirs efficiency, along with the interest in exploitation of other sources of energy buried deep underground created a renewed interest in rock fracture mechanics in general and hydraulic fracturing specifically. Hydraulic fracturing, informally referred to as “fracking,” is an oil and gas well development process that typically involves injecting water, under high pressure into a bedrock formation via the well. This process is intended to create new fractures in the rock as well as increase the size, extent, and connectivity of existing fractures. However some of the very important features of this process have been overlooked. Among these neglected features one can name of inability of the vast majority of existing models to tackle at once the propagation of hydraulic fractures in fractured rocks-masses where a competing dipole mechanism exists between fracturing of the intact rock and re-activation of exiting fracture networks. Another feature that has been ignored is its intrinsically three dimensionality which is neglected by most models. Among all different types of numerical methods that have been developed in order to assess the mechanism of fracturing phenomenon very few, if any, can handle the entire complexity of such process. In the present thesis, fluid-driven crack initiation and propagation in transverse isotropic rocks is simulated using a coupled model comprising of eXtended Finite Element Method (XFEM) and cohesive zone models. The HM XFEM developed in this thesis is an extension to previous models developed introduced in multiscale hydrogeomechanics team of GeoRessources. An emphasis is put on considering the anisotropic nature of the medium and on studying its influence on the propagation path. This latter is investigated by the concept of bifurcation angle previously introduced in literature. In complementary efforts was made to have a better understanding of crack initiation in transversely isotropic media, we also used the discrete element method (DEM) in order to gain insights into the mechanisms at stake. Both methods exhibit their advantages and disadvantages in modeling fracturing phenomenon. The different nature of two methods, DEM being a discontinuous and XFEM being a continuous method, reveals potentials of both methods and renders a good comparison of which method suits the problem in hand the best, considering the the objectives of the design

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Dissertations / Theses on the topic 'Roches – fracturation'

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