Modélisation multi-échelle du comportement différé des géomatériaux anisotropes – MELANI

La présente étude est consacrée à la caractérisation expérimentale et à la modélisation numérique du comportement différé des géomatériaux anisotropes, en particulier des formations rocheuses anisotropes. L?anisotropie initiale de ces matériaux est généralement liée à la présence des défauts initiaux comme plans de stratification, fractures. Au cours de sollicitations ultérieurs, ces défauts initiaux peuvent évoluer dans le temps, et de nouvelles microfissures peuvent se développer. Ces évolutions de la microstructure modifie la nature d?anisotropie du matériau et peut affecter de façon significative des propriétés macroscopiques du matériau. Il convient de développer une modélisation appropriée en tenant en compte de l?évolution microstructurale et l?interaction entre l?anisotropie initiale et celle induite. Par ailleurs, l?évolution de la microstructure peut induire un comportement différé du matériau. Classiquement, la déformation différée est décrite par la théorie de la viscoplasticité. Cette approche fournit un outil mathématique efficace pour traiter le comportement différé mais ne permet pas prendre en compte proprement les causes physiques de la déformation différée. En effet, dans un grand nombre de cas, la viscosité n?est pas la seule cause du comportement différé. D?autres phénomènes importants peuvent également exister, tel que la propagation sub-critique de microfissures, la dissolution des surfaces de contact entre grains par le phénomène de pression- solution. Dans la présent projet, il est proposé d?une part de mener des études expérimentales en laboratoire et in situ afin d?identifier les différents phénomènes qui sont à l?origine de la déformation différée, d?autre part de développer une approche multi- échelle pour la modélisation du comportement différé en considérant proprement les phénomènes identifiés. La présente étude portera sur deux roches représentatives, une roche sédimentaire et une autre poly-cristalline. Le projet sera composé de trois volets complémentaires : caractérisation expérimentale des phénomènes responsables du comportement différé et détermination des déformations différées en laboratoire et in situ ; développement d?approche de modélisation multi-échelle et multi-physique ; implémentation numérique et validation des modèles proposés et application. L?ensemble du travail proposé sera structuré en 8 tâches qui sont décrites en détail dans le programme scientifique : ? Tâche 1 : identification expérimentale des phénomènes; ? Tâche 2 : étude expérimentale du couplage chemo-mécanique ; ? Tâche 3 : caractérisation des déformations différées globales ; ? Tâche 4 : mesure expérimentale in situ ; ? Tâche 5 : formulation d?un modèle mécanique de base pour chaque roche étudiée en utilisant une approche multi- échelle; ? Tâche 6 : extension du modèle mécanique au comportement différé ; ? Tâche 7 : prise en compte de la dégradation chimique ; ? Tâche 8 : implémentation numérique, validation et application.