Modélisation du comportement des géomatériaux : apport des méthodes numériques de changement d'échelle

par Senjun Wu

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Dashnor Hoxha.

Le président du jury était Olivier Millet.

Le jury était composé de Dashnor Hoxha, Olivier Millet, Nourreddine Benseddiq, Naima Belayachi, Duc Phi Do.

Les rapporteurs étaient Nourreddine Benseddiq.


  • Résumé

    Les travaux de modélisations présentes dans cette thèse concernent l’étude du comportement hydro-poro-mécanique des géomatériaux par l’approche numérique de changement d’échelle. Il s’agit d’exploiter un modèle géomatériaux conceptuel, du code de calcul par la méthode élément finis étendu (XFEM) ou IIM, conjointement avec des techniques d’homogénéisation, pour l’obtention des lois de comportement macroscopique tirées des relations de passage Micro-Macro. Dans ce modèle conceptuel, le volume élémentaire représentatif des milieux hétérogène est composé d’une matrice argileuse contenant des inclusions de minéraux de quartz et de calcite ou des pores. D’abord, cette procedure avec XFEM a été effectuée pour la détermination des propriétés effectives isotropes. Ensuite, Une étude sur l’influence de la distribution, la morphologie, et l’orientation des inclusions sur le comportement équivalent dans le domaine de l’élasticité linéaire a été réalisée par traverser nombreuse études numériques. Dans un troisièmes temps, nous avons modélisée le comportement mécanique non linaire des géomatériaux en utilisant XFEM et la méthode Newton-Raphson modifiée. Enfin, la modélisation du comportement hydraulique est réalisée par la méthode IIM, elle a été validée par la comparaison avec l’approche analytique.

  • Titre traduit

    Modeling of the behavior of the geomaterials : contribution of the numerical method of up-scaling


  • Résumé

    The work of modeling present in this thesis relates to the study of the hydro-poro-mechanics behavior of geomaterials with the numerical approach of up-scaling. This work is based on le the conceptual geomaterials model, of finite element extended (XFEM) code develop in Matlab or IIM, coupling with the homogenization method to obtain the laws of macroscopic behavior drawn from the relations of Micro-Macro passage. In this model, the elementary volume representative of the mediums heterogeneous is composed of an argillaceous matrix containing of calcite and quartz mineral inclusions or of the pores. Firstly, this procedure with XFEM was carried out for the determination of the effective properties linear of the geomaterial. Then, a study on the influence of the distribution, morphology, and the orientation of inclusions on the equivalent behavior in the field of linear elasticity was carried out by crossing many numerical studies. In the third time, we modeled the mechanical behavior non linear of the geomaterial by using XFEM and the modified method Newton-Raphson. Lastly, the modeling of the hydraulic behavior is carried out by IIM, it was validated by the comparison with the analytical approach.


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