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Habilitation à diriger des recherches

Apports quantitatifs, spatialisés, temporels et multi-échelles pour l’étude hydromécanique expérimentale d’une roche argileuse fracturée

Résumé : L’utilisation des méthodes optiques est omniprésente en mécanique, mécanique de la rupture et depuis quelques années/décennies en géomécanique. Elles sont particulièrement appréciées car relativement faciles d’utilisation (rapide à mettre en œuvre) par rapport à d’autres méthodes plus conventionnelles, sans contact (non-invasives) avec le matériau étudié, mesurant la déformation, localisant des hétérogénéités. Mais aussi elles sont prisées car applicables à différentes échelles et surtout elles spatialisent l’information cinématique. De ce fait, leurs applications sont très variées dès lors que la zone étudiée (structure, échantillon, éprouvette, paroi, sol, etc.) subit une transformation physique, et ceux pour divers matériaux : métaux, polymères, composite, matériaux du vivant (os, squelette), géomatériaux (sol, roche, béton), …. Ce manuscrit se concentre sur l’application de la corrélation d’images numériques (CIN), mise en œuvre sur des roches argileuses soumises à des variations d’humidité et à différentes échelles (du micromètre au pluri-centrimétrique). Ces travaux ont permis de localiser finement les fissures de dessiccation et de quantifier les déformations. Si je m’intéresse plus spécifiquement à la fissuration, l’avantage de ces études permet (i) de visualiser différents types de fractures en fonction de l’échelle et (ii) d’étudier localement leur comportement (ouverture, glissement, orientation). Sur ces roches argileuses, ces fractures sont principalement parallèles à la stratification, mais des fissures verticales ont aussi pu être observées. L’amplitude maximale des ouvertures des fissures de dessiccation varie entre 3 micromètres et 0,7-0,9mm, voire 1,2-1,3mm en fonction de l’échelle investiguée. Mes travaux de recherche se sont aussi concentrés sur l’anisotropie des déformations hydromécaniques et mettent en évidence (i) une relation linéaire et réversible entre les déformations parallèles et perpendiculaires au litage et (ii) une anisotropie des déformations (rapport variant de 2,84 à 5,35) qui semble être indépendamment de l’échelle investiguée. Les résultats de l’étude hydromécanique à la petite échelle couplée à la spatialisation de la microstructure sur la même zone d’étude montrent une forte variabilité du comportement de la roche. La superposition des déformations 2D et de la microstructure (carbonates, quartz, matrice argileuse, …) n’a pas permis d’affirmer de liens directs. Tous ces travaux expérimentaux portent sur la prise en compte du caractère hétérogène (déformations, fracturation, microstructure) d’une roche argileuse et ceux à différentes échelles spatiales. Pour cela, des outils récemment développés pour l’acquisition de mesurables expérimentaux sur des milieux fracturés ont été mis en œuvre pour enrichir la compréhension du comportement hydromécanique par spatialisation des grandeurs cinématiques (champs de déplacements et déformations).
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03346747
Contributor : Stephen Hedan Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Thursday, September 16, 2021 - 3:45:33 PM
Last modification on : Wednesday, October 20, 2021 - 3:22:22 AM

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  • HAL Id : tel-03346747, version 1

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Stephen Hedan. Apports quantitatifs, spatialisés, temporels et multi-échelles pour l’étude hydromécanique expérimentale d’une roche argileuse fracturée. Sciences de la Terre. Université de Poitiers, 2021. ⟨tel-03346747⟩

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