Modelisation numerique de la deformation des roches a comportement fragile par une methode d'elements discrets

par FREDERIC DONZE

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de PETER MORA.

Soutenue en 1994

à Paris 7 .

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  • Résumé

    Les caracteristiques predominantes de la deformabilite des roches pour des conditions de temperature et pression faibles, sont celles d'un comportement elastique-fragile dont l'etude et la comprehension permettent d'interpreter les observations issues de nombreux phenomenes tectoniques. Un modele bidimensionnel et tridimensionnel, derive de la dynamique moleculaire et de type elements discrets est capable de decrire le comportement des roches du regime elastique au regime post-rupture. Ce modele numerique a l'avantage de controler tous les parametres utilises pour simuler le processus de fracturation. Le milieu considere est discretise en elements distincts et indivisibles qui sont liees par des forces d'interaction centrales lineaires, tels des ressorts, possedant un seuil de rupture. Suite aux ruptures eventuelles des liens entre les elements discrets, les forces d'interaction deviennent de nature exclusivement repulsive afin de prendre en compte les bords des discontinuites creees. Si les deformations restent d'ordre infinitesimale alors le modele peut simuler la propagation d'ondes elastiques tandis que pour de grandes deformations, la fracturation se developpe evoluant vers la creation de bandes de cisaillement. Dans un but de validation, le modele est soumis a de nombreux tests de compression uniaxiale afin d'en etudier son comportement et de le comparer aux cas reels. Dans le cas de propagation diffuse de microfissures, un phenomene de dilatance apparait. Tandis que la microfissuration se poursuit, le materiau est affaibli donnant suite a une coalescence localisee des microfissures entrainant la macrofracturation. Les echantillons numeriques obeissent au critere de fracturation de type mohr-coulomb. Une application dynamique dans laquelle une source fortement explosive est introduite en milieu fragile montre que ce modele permet facilement la comparaison quantitative avec des modeles analytiques de donnees en champ libre ainsi que la reproduction de la creation et l'evolution d'une zone d'endommagement. Les mouvements de blocs sont aisement visibles et descriptibles. L'etude de milieu a comportement fragile est indeniablement amelioree par l'approche tridimensionnelle telle celle decrite ici.


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Informations

  • Détails : 103 P.
  • Notes : CONFIDENTIEL
  • Annexes : 58 REF.

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  • Bibliothèque : Observatoire de la Côte d'Azur. Laboratoire Géoazur. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1994-DON01
  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : TS1994
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