Modélisation de la compaction dans les bassins sédimentaires : approche mécanique

par Violaine Lamoureux-Var

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Gilles Rousset.

Soutenue en 1997

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

mots clés

• Compaction (sédimentologie)
• Bassins sédimentaires

Résumé

La compaction et les phenomenes hydromecaniques dans les bassins sedimentaires sont generalement modelises comme un processus de deformation 1d. Ils sont abordes ici par une approche mecanique 3d. Une etude rheologique, basee sur des observations, precede un etude numerique. La consolidation dometrique d'argiles montre que l'indice des vides varie lineairement avec le logarithme de la contrainte axiale effective, jusqu'a 30mpa. On retrouve cette evolution dans les bassins, ou neanmoins, les pentes de consolidation sont plus elevees qu'en laboratoire. Ce peut etre du aux deformations differees apparaissant a l'echelle de temps du bassin. En charge dometrique, le rapport contrainte radiale effective sur contrainte axiale effective est constant, egal a 0,6. Il est le meme dans les bassins hydrostatiques. A partir des ces resultats, on a choisi le modele de cam-clay modifie pour reproduire le comportement hydromecanique 3d des roches argileuses. Ce modele elastoplastique depend seulement de quatre parametres independants, quantifiables par l'experience. L'ajout de la viscosite ameliorerait ce modele. Le code de calcul cesar-lcpc, destine a des calculs 3d en mecanique des sols, demande un temps de calcul redhibitoire pour simuler la sedimentation aux echelles geologiques de temps et d'espace. Pour la modelisation de phenomenes hydromecaniques 3d dans les bassins sedimentaires, il apparait ainsi plus opportun de developper des codes mecaniques en tenant compte des specificites des bassins, plutot que d'adapter des codes mecaniques existants tels que cesar-lcpc. Le modele numerique new a ete developpe pour calculer la sedimentation et la compaction uniaxiales en regime hydraulique transitoire. Il simule des surpressions lorsque le taux de sedimentation est grand devant la permeabilite et montre, en accord avec des observations in-situ, que dans ce cas la contrainte horizontale minimale tend vers la contrainte lithostatique.

Titre traduit

Modelling compaction in sedimentary basins mechanical approach

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