Author: Ali Jalbout Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 374
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La prédiction de la stabilité des ouvrages souterrains est toujours un enjeu économique important, que ce soit dans le domaine du génie civil, du génie minier ou du génie pétrolier. L'analyse de la stabilité de ces ouvrages nécessite une bonne connaissance des mécanismes de déformation et de rupture du milieu rocheux. L'objet de ce travail, est l'étude de l'effet de l'anisotropie induite sur le comportement d'un grès des Vosges. La méthode consiste à créer différentes configurations d'endommagement correspondant à plusieurs états de fissurations, et par la suite, examiner l'évolution de certains paramètres mécaniques. L'étude est réalisée au moyen d'essais conventionnels (compression triaxiale, traction, couplage) sur un matériau présentant une isotropie initiale. L'endommagement du matériau est fait sur des grands blocs après plusieurs essais préliminaires de témoins. Trois configurations de dégradation ont été réalisées. Une étude détaillée est réalisée sur des échantillons carottés dans ces blocs. L'influence de l'anisotropie de l'endommagement induit sur l'évolution des propriétés mécaniques est étudiée. L'analyse des résultats met en évidence l'effet du pré - endommagement sur l'évolution des propriétés mécaniques.
Author: Mohammad Hassan Karami Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La degradation d'un materiau fragile, soumis a une sollicitation mecanique croissante a pour origine l'apparition et le developpement de microfissures. Ce phenomene, dans un materiau poreux fragile, modifie la porosite et par consequent les differentes proprietes du materiau dont la permeabilite et les parametres de l'interaction fluide-squelette. Ainsi, l'objet de cette etude, essentiellement experimentale, est d'explorer l'effet de la microfissuration anisotrope induite sur les parametres de l'interaction fluide-squelette, notamment sur le coefficient des contraintes effectives de biot, dans le cas isotherme, sur un gres des vosges (de porosite 20%) dans lequel le mecanisme principal des deformations irreversibles est le developpement de microfissures. Un dispositif experimental a ete mis au point. A travers des essais de caracterisation de la microfissuration, nous avons montre l'anisotropie induite du comportement mecanique du materiau et le developpement de microfissures comme etant l'origine des deformations irreversibles et de la rupture. Ensuite, nous avons determine des parametres de couplage poroelastique du materiau a partir de differents chemins de compression hydrostatique a differents regimes de drainage. L'influence de l'endommagement induit sur le couplage poromecanique est etudiee par differents chemins triaxiaux deviatoriques egalement a differents regimes de drainage. On montre alors clairement l'anisotropie de l'interaction fluide-squelette due essentiellement a l'anisotropie induite du comportement mecanique du materiau. Enfin les differentes constantes poroelastiques du materiau dans son etat naturel (non endommage) sont determinees. En se basant sur l'hypothese d'une loi poroelastique incrementalement lineaire anisotrope, nous avons montre la variation des parametres de couplage et notamment l'anisotropie induite des composantes du tenseur des contraintes effectives de biot, due au developpement de microfissures orientees.
Author: Antonio Pellegrino Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 153
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LE SUJET DE LA THESE EST L'ETUDE DE LA DEGRADATION DES CARACTERISTIQUES ELASTIQUES D'UNE ROCHE FRAGILE INDUITE PAR LE CHARGEMENT. EN PARTICULIER ON S'INTERESSE A L'ANISOTROPIE INDUITE ET A SON INFLUENCE SUR LE CARACTERE FRAGILE DE LA RUPTURE. L'ETUDE PRESENTE LE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE DE COMPORTEMENT APPROPRIE A CE PHENOMENE, UNE ETUDE EXPERIMENTALE POUR L'ETALONNAGE ET LA VALIDATION DU MODELE ET ENFIN UNE APPLICATION A UN PROBLEME AUX LIMITES PARTICULIER REPRESENTANT L'ETUDE DE LA RUPTURE D'UN CYLINDRE CREUX ET D'UNE EXCAVATION SOUTERRAINE PROFONDE. LE CADRE THEORIQUE UTILISE EST CELUI DE LA MECANIQUE DE L'ENDOMMAGEMENT CONTINU. LE MODEL DEVELOPPE EST CARACTERISE PAR UN TENSEUR DE VITESSE D'ENDOMMAGEMENT ANISOTROPE D'ORDRE DEUX. LES LOIS D'EVOLUTION DES TROIS COMPOSANTES DU TENSEUR D'ENDOMMAGEMENT SONT OBTENUES EXPERIMENTALEMENT A PARTIR D'ESSAIS DE COMPRESSION TRIAXIALE. LES ESSAIS ONT ETE REALISES SUR DEUX ROCHES D'ORIGINE SEDIMENTAIRE: UNE CALCARENITE ITALIENNE, LA PIETRA LECCESE, ET UN GRES FRANCAIS, LE GRES DE ROTHBACH. L'INFLUENCE DES CONDITIONS DE REALISATION DES ESSAIS (ELANCEMENT DES ECHANTILLONS, FRETTAGE OU LUBRIFICATION DES BASES DES ECHANTILLONS) ONT ETE ETUDIEES. NOUS AVONS SIMULE LE COMPORTEMENT D'UN CYLINDRE CREUX ET D'UNE CAVITE CYLINDRIQUE SOUMISE A UN ETAT DE CONTRAINTES ISOTROPE A L'INFINI. LES RESULTATS DE CETTE SIMULATION NUMERIQUE ONT MONTRE QUE PLUS L'ANISOTROPIE INDUITE EST FORTE PLUS LE COMPORTEMENT DE LA ROCHE EST FRAGILE ET PLUS ELEVE EST LE NOMBRE DE STABILITE
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L'objet de ce travail est l'étude expérimentale et la modélisation du comportement mécanique d'un grès des Vosges. Ce grès est une roche ayant une grande susceptibilité à la microfissuration. L'étude est composée de trois parties. Dans la première partie, une étude expérimentale est menée sur ce grès. Différents essais sous sollicitations de compression à court terme (essai hydrostatique et différents chemins de chargement triaxial) et à long terme (essais de fluage triaxial et essais à différentes vitesses de déformation) ont été réalisés. Les résultats de ces essais montrent un comportement élastique endommageable ainsi que le comportement diffère de ce matériau. La deuxième partie de l'étude est consacrée au développement d'un modèle d'endommagement anisotrope en tenant compte du comportement différé du matériau. Ce modèle, utilisant une variable d'endommagement tensorielle d'ordre 2 permet de décrire l'anisotropie induite par la microfissuration. La loi d'évolution de l'endommagement est obtenue en utilisant les principes de la mécanique de la rupture et est liée directement à la propagation des microfissures. Tous les paramètres du modèle (11 au total) peuvent être déterminés à partir des essais couramment réalisés en laboratoire. La validation du modèle a été effectuée sur différents chemins de sollicitations. A travers les comparaisons entre la simulation et l'expérience, la bonne performance du modèle a pu être appréciée. Dans la dernière partie, nous avons étudié quelques exemples d'application sur la stabilité des ouvrages souterrains. Les résultats obtenus confirment la pertinence du modèle.
Author: Dawei Hu Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 136
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Cette thèse est consacrée aux études expérimentales et numériques du comportement mécanique et poromécanique et de l'évolution de la perméabilité du grès en prenant en compte l'anisotropie du matériau. Après une analyse par la microscopie électronique à balayage (MEB) et les rayons X, les échantillons sont utilisés pour réaliser des essais de compression hydrostatique et de compression triaxiale sous différentes pressions de confinement. Les évolutions des coefficients de Biot et de la perméabilité sont mesurées respectivement et étudiées en prenant en compte le comportement mécanique. Un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement en se basant sur l'approche discrète est proposé et appliqué aux grés secs. Les essais en compression sont simulés, l'évolution et la distribution de la variable d'endommagement et de l'écrouissage plastique sont analysées. Le modèle proposé est validé de nouveau par les simulations des essais réalisés (y compris le comportement mécanique, les coefficients de Biot et la perméabilité) sur des échantillons saturés. Une très bonne concordance est obtenue entre les prédictions et les données expérimentales. Enfin, on développe un modèle anisotropique poroplastique couplé avec l'endommagement afin de décrire les propriétés poromécaniques du grès saturé. Le modèle proposé est appliqué pour décrire le comportement du matériau dans les essais triaxiaux en condition non-drainée, et dans les essais triaxiaux en appliquant une pression interstitielle. En général, la aussi nous obtenons une bonne concordance entre modélisation et expérimentation.
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Parmi les différents phénomènes responsables de la déformation à court et long terme des roches poreuses, on s'intéresse dans ce travail à l'endommagement d'un calcaire oolitique en régime semi-fragile et sous différentes conditions hydriques. Dans ce but, nous avons élaboré un dispositif expérimental permettant de mesurer les vitesses des ondes ultrasonores et les déformations ainsi que d'écouter les émissions acoustiques sur le même échantillon, sous chargement mécanique et sous différentes conditions hydriques. En particulier, le dispositif expérimental permet de mesurer simultanément, les vitesses des ondes ultrasonores selon 3 directions de propagation (axiale, latérale et hors axe) et 3 polarisations différentes (P et 2 S perpendiculaires), ceci quasi-instantanément, ce qui in fine permet d'enregistrer les évolutions des vitesses des ondes ultrasonores en continu pendant le chargement. Ces mesures de vitesses permettent d'évaluer le tenseur acoustique à tout moment et donc de suivre en continu l'évolution de l'état d'endommagement de la roche. Le comportement endommageable à court et long terme du calcaire est modélisé à l'aide d'un modèle phénoménologique qui est basé sur une généralisation macroscopique des mécanismes microscopiques mis en évidence par les études expérimentaux (glissement-ouverture des fissures existantes, nucléation de nouvelles fissures, propagation et coalescence de fissures). Le modèle à court terme reproduit assez bien le comportement expérimental instantané de la roche (courbes contrainte-déformations et évolution des modules élastiques). Le modèle de comportement à long terme, découplé dans sa formulation du modèle à court terme, permet de reproduire qualitativement les courbes de fluage expérimentales.
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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST L'ANALYSE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DE L'ENDOMMAGEMENT DES ROCHES ANISOTROPES. L'ETUDE EXPERIMENTALE EST REALISEE AU MOYEN D'ESSAIS CYCLIQUES DE COMPRESSION SOUS PRESSION DE CONFINEMENT SUR UN GRES DES VOSGES PRESENTANT UNE STRUCTURE INITIALE A SYMETRIE ORTHOTROPE DE REVOLUTION. L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT EST ANALYSEE PAR UNE MESURE FINE DE TOUTES LES COMPOSANTES DU TENSEUR DES DEFORMATIONS TOTALES ET IRREVERSIBLES. L'INFLUENCE DE L'ANISOTROPIE SUR L'EVOLUTION DES PROPRIETES MECANIQUES EST ETUDIEE. L'ANALYSE DES RESULTATS MET EN EVIDENCE LES MECANISMES DE DEFORMATION DU MATERIAU. UNE ETUDE DE LAMES MINCES EFFECTUEES SUR DES ECHANTILLONS IMPREGNES APRES ESSAIS EST PRESENTEE. D'UN POINT DE VUE THEORIQUE, UN INTERET PARTICULIER A ETE PORTE A L'ETUDE DES PROPRIETES EFFECTIVES D'UN MATERIAU CONSTITUE D'UNE MATRICE HOMOGENE LINEAIRE ET ELASTIQUE CONTENANT DES CAVITES. UN MODELE MICROMECANIQUE BIDIMENSIONNEL POUR MATERIAUX FRAGILES CONTENANT INITIALEMENT UNE DISTRIBUTION DE FISSURES PLANES NON-INTERAGISSANTES EST PRESENTE. LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE DEFORMATION DES ROCHES, EN PARTICULIER, LES PHENOMENES DE DILATANCE, D'HYSTERESIS ET D'ANISOTROPIE INDUITE SONT REPRODUITES PAR LE MODELE. L'INFLUENCE D'UN FLUIDE LINEAIREMENT COMPRESSIBLE SUR L'EVOLUTION DES VARIABLES D'ENDOMMAGEMENT ET SUR LA STABILITE DE LA PROPAGATION DES FISSURES EST ANALYSEE EN CONDITION NON DRAINEE. UNE ETUDE PARAMETRIQUE EST EFFECTUEE ET LES LIMITES D'APPLICABILITE DU MODELE SONT SOULIGNEES.
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Dans cette étude, on aborde la modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi fragiles soumis à des chargements mécaniques et à la dégradation chimique. Un cadre général de modélisation est d'abord proposé pour décrire le comportement élastoplastique couplé à l'endommagement mécanique et chimique. Après une courte synthèse des donnees expérimentales sur quelques matériaux représentatifs (roche et béton), un modèle spécifique est ensuite élaboré pour la description du comportement mécanique de ces matériaux. Après l'identification des paramètres, des essais en laboratoire sous différents chemins de sollicitations ont été modélisés. Le modèle proposé semble décrire correctement les principales réponses mécaniques des matériaux. Afin de décrire le comportement post-localisation en vue de l'analyse du processus de rupture des structures, nous avons proposé une extension du modèle on y introduisant une formulation non locale de l'endommagement. La pertinence de cette approche est illustrée à travers différents cas représentatifs. L'approche non locale permet de corriger la dépendance du maillage et de maîtriser le processus de rupture par bande de localisation. La deuxième partie du travail porte sur la modélisation de l'endommagement chimique par lixiviation des matériaux cimentaires. Un modèle phénoménologique chimique est d'abord précisé permettant de définir le processus de l'endommagement chimique dépendant de la dissolution du squelette solide et de la diffusion des ions calcium dans le fluide interstitiel. Un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement chimique est ensuite mis en place et appliqué à la dégradation chimique d'une pâte de ciment sur des chemins découplés et couplés. Des comportements spécifiques de la pâte de ciment tels que l'effondrement des pores et la déformation de fluage sont pris en compte. Les comparaisons entre les simulations numériques et les données expérimentales ont montré la capacité du modèle proposé pour la description du couplage hydromécanique et chimique.
Author: Ali Jalbout
Author: Mohammad Hassan Karami
Author: Antonio Pellegrino
Author: Rahman Khazraei
Author: Dawei Hu
Author: Javad Eslami
Author: Mohammad Keshavarz Bakhshaiesh
Author: NICOLAS.. GATELIER
Author: Assef Mohamad-Hussein
Author: Mohammad Keshavarz Bakhshaiesh