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Giraud, Albert (1964-....).

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Works: 28 works in 36 publications in 2 languages and 39 library holdings
Roles: Opponent, Other, Thesis advisor, Author
Publication Timeline
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Most widely held works by Albert Giraud
Caractérisation expérimentale et modélisation multi-échelle des propriétés mécaniques et de durabilité des bétons à base de granulats recyclés by Ayodele Adessina( )

1 edition published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis combines experimental and theoretical approaches to characterize the mechanical and durability properties of recycled aggregate concretes (RAC). The first part of the work is devoted to the quantification of the impact of recycled concrete aggregates on the mechanical and durability properties of RAC. The results show that mechanical and durability properties of recycled aggregate concretes depend not only on the physical properties of recycled concrete aggregates but also on their quantity in the microstructure. Furthermore, statistical indentation technique is used to capture the local mechanical properties of phases in the microstructure of RAC such as the interfacial transition zones and the attached mortar. The second part of this study deals with the multi-scale modeling of the mechanical and the durability properties of RAC. The main purpose of this theoretical work is to establish models capable to predict the macroscopic behaviour based on the available information on the microstructure (obtained by optical microscopy or through indentation technique). The established models take into account the complex structure of the recycled concrete aggregates. Finally, the results of the models are compared with experimental data for discussion
Interprétation des mesures de contraintes par relaxation dans les formations argileuses profondes by Richard Giot( Book )

2 editions published in 2004 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Une nouvelle méthode d'interprétation des essais in situ, appliquant la théorie des problèmes inverses à l'identification des contraintes initiales pour toute loi de comportement du massif rocheux, a été développée, sur la base de l'essai de surcarottage. Elle utilise les méthodes probabilistes pour minimiser une fonctionnelle quantifiant l'écart entre des grandeurs mesurées et calculées par un code de calcul aux éléments finis. Dans le cas du surcarottage, cette stratégie d'inversion a été appliquée avec succès à des essais réalisés dans les argiles à Opalinus du Mont Terri, considérant un comportement élastique anisotrope. La méthode pourra pour la suite être appliquée en considérant une loi de comportement élasto-plastique anisotrope développée dans cette étude pour les argiles à Opalinus. La méthode d'identification des contraintes initiales développée a également été utilisée pour l'interprétation des essais dilatométriques avec une loi de comportement élasto- plastique
Approches multi-échelles des composites granulaires avec effets d'interface : applications aux nanocomposites et composites cimentaires by Maged Sidhom( )

1 edition published in 2014 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Ce travail s'inscrit dans le contexte des recherches menées pour la modélisation des composites aléatoires, permettant de déterminer leurs propriétés mécaniques effectives (élasticité et résistance). Parmi les modèles micromécaniques, numériques ou analytiques, développés dans ce but, on retrouve certains qui prennent en compte les effets d'interfaces se produisant aux frontières des inclusions des composites. Ces interfaces ont, selon plusieurs auteurs, une grande influence sur les propriétés élastiques et de rupture. Les modèles les considérant à ce jour sont néanmoins limités aux cas d'inclusions sphériques ou cylindriques. Dans cette thèse, nous proposons plusieurs approches et modèles micromécaniques (ou multi-échelles) qui permettent de déterminer les propriétés élastiques et poroélastiques ainsi que les modes de ruptures de matériaux composites granulaires présentant divers effets d'interfaces. Les morphologies inclusionnaires étudiées ne se limitent pas à la forme sphérique mais s'étendent également aux inclusions ellipsoïdales ce qui nous a amené à examiner une rupture inter-granulaire anisotrope. Les modèles de rupture développés dans ce travail ont été appliqués aux gels de C-S-H (hydrates de la pâte de ciment) ce qui a permis d'améliorer les modèles de rupture consacrés aux pâtes durcies. Les prédictions de ces modèles ont pu être confrontées à des données expérimentales de résistance à la compression simple des pâtes
Modélisation micromécanique des roches poreuses. Application aux calcaires oolitiques by Ngoc Bien Nguyen( Book )

2 editions published in 2010 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This work is devoted to the modelling of the linear and non-linear hydro-mechanical behaviour of porous rocks (such as oolitic limestone, iron ore) by the multiscale modelling approach. Based on microstructure observations, a conceptual model was proposed. Porous rocks studied are constituted by an assemblage of grains (oolites), with high volume fraction, coated by a matrix. The overall porosity is supposed connected and decomposed into oolite porosity and matrix porosity. A two step homogenization method has been developed in the framework of CSA models (Composite Sphere Assemblage). The effect of interfacial bonding condition on poroelastic properties of composite sphere is investigated by determining the exact solution of the model in the case of perfect or/and imperfect interface. Micromechanical model is applied firstly to estimation of effective linear poroelastic properties of rocks studied. Their non-linear behaviour is studied by considering a elasto-plastic behavior for both the matrix and the interfaces (oolite-matrix). The comparison between numerical simulations and macroscopic experimental results underlined the crucial role of the interfacial transition zone
Comportement thermo-hydro-mécanique et microstructure de l'argilite du Callovo-Oxfordien by Hamza Menaceur( )

1 edition published in 2014 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The development of nuclear energy in recent years requires safe solutions for the storage of radioactive waste. A solution proposed for high activity radioactive waste is the storage indeep low permeability geological formations such as claystones. In this perspective, Andra, the French agency for the management of radioactive wastes, supported investigations on theshort and long term behaviour of the Callovo-Oxfordian (COx) claystone, considered as apotential host rock in France. In this framework, a microscopic and macroscopic experimental study on the thermo-hydro-mechanical behaviour of COx claystone was carried out. In this work, a microstructure investigation of the water retention properties of the Cox claystone was performed. The water retention properties were determined by controlling suction through the vapour phase, with also the monitoring of volume changes and changes indegree of saturation as a function of suction along the drying and wetting paths. The study was completed by a microstructure investigation based on the use of mercury intrusion porosimetry on freeze-dried specimens. It was observed that the concepts governing the hydration of smectites appeared useful to better understand the effects of changes in water content and suction on the microstructure of COx claystone. In a second step, the compression-swelling behaviour of the COx claystone was related to micro structure features by performing high pressure oedometer compression tests and byrunning mercury intrusion porosimetry tests and scanning electron microscope observationson specimens submitted to compression and stress release. The results obtained showed that the potential of swelling was linked to the density of cracks generated during compression. The thermo-mechanical behaviour of fully saturated COx claystone specimens was investigated from shear and drained heating tests using a hollow cylinder triaxial device specially developed for low permeability materials. The shear tests at 25°C evidenced lowershear strength on specimens with higher porosity. The preliminary results obtained at 80°Cevidenced a more ductile response, with slightly smaller shear strength and little changes of the elastic parameters at elevated temperature. Drained isotropic heating tests confirmed thecontracting volumetric plastic behaviour of the COx argillite, similar to normally consolidated clays. The effect of thermal pressurisation of the pore water on a specimen with a pre-existingshear plan was investigated. The results showed that undrained heating under shear stress decreased the effective stress, bringing back the sheared specimen to failure. The self-sealing properties of COx claystone at 25 and 80°C were investigated by conducting steady state permeability tests on sheared specimens at various stages. The results showed that the overall permeability of the sheared specimen at 25 and 80°C was comparable to that before shearing, confirming the good self-sealing properties of COx claystone
Modélisation chimio-poromécanique du comportement des géomatériaux dans le contexte du stockage géologique du dioxyde de carbone : application au puits d'injection by Valérie Vallin( )

1 edition published in 2014 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In order to reduce in medium-term the anthropogenic original greenhouse gas, the processes of capture-transport-storage of carbon dioxide (CO2) is considered as a promising technology. Several pilot sites already exist in the world. However, before developing the technology on an industrial scale, experimental and numerical researches have to be performed in order to ensure the success and the sustainability of a storage project. In a storage site, the natural discontinuities of the rocks and of the injection wells are normally the preferential leak paths of CO2. In this context, the present PhD research focuses particularly on the cement injection wells. The problems of the integrity of the well and thus ensuring its sealing are the critical points of the caprock.After the injection and the ascent of the CO2 plume to the caprock, the cement paste of well at the triple zone (well/ reservoir/caprock) is contacted with a fluid saturated with dissolved CO2. Because of its acidity, such a fluid is reacted with geomaterials and causes diverse reactions of dissolution of the minerals in the cementitious matrix and precipitation reactions that may affect the material. This strong coupling existing between the chemical reactions and poro-mechanical behavior of the cement well can indeed induce damage to the cementitious matrix related to the modifications of the porosity and the transport characteristics, to the degradation of mechanical modulus, or to the development of localized pore pressure.A constitutive model fully coupled has been developed to simulate the chemo-poro-mechanical behaviour of the hard cement paste of the well with the presence of a CO2-rich fluid. This model has been implemented in two numerical codes: on the one hand, a finite volume code, and on the other hand, a finite element code, BIL, developed at the Navier Laboratory. The first implementation was found to be well adapted to the problems of reactive transport with sharp front, and is used in this thesis to modeling an one-dimensional geometry by combining the cement well and the caprock. The second implementation method is best suited to modeling the poro-mechanical behavior of cement, but, as we shall see, requires numerical adaptations in order to be suitable for modeling chemical phenomenon involving discontinuities. The mechanical damage related to chemical phenomena is evaluated firstly via a simplified micro-mechanical approach, and secondly a theory of isotropic damage. Finally, the results are compared to experimental tests from the scientific literature in the context of the CO2 geosequestration
Application des approches d'homogénéisation à l'étude des propriétés thermo-hydro-mécaniques des roches. Application aux argilites by Duc Phi Do( Book )

2 editions published in 2008 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The present work deals with the linear and non-linear thermo-hydro-mechanical behaviour of porous rocks such as the argillite by the multiscale modelling approach. Based on microstructure observations, a conceptual model was proposed. In this model, the representative elementary volume of a heterogeneous medium is composed of an argillaceous matrix containing spherical inclusions of minerals quartz and calcite and ellipsoidal inclusions representing the pore space. In a first step, the process of modelling has been exploited by determining the isotropic and transversely isotropic effective properties of the argillite: thermal conductivity and thermo-hydro-mechanical properties. Furthermore, many numerical studies have highlighted the influence of the morphology of the pore space, of the mineralogy and of the estimate schemes to the predictive results. In a second step, we modelled the non linear mechanical behaviour (elasto-plastic, elasto-viscoplastic) of argillaceous rocks. The comparison between numerical simulations and available experimental results (triaxial compression test, creep test) confirmed the validation of the model developed
Comportement hydromécanique des argilites du Callovo-Oxfordien lors de cycles de désaturation-resaturation by Théophile Guillon( Book )

2 editions published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les propriétés des argilites du Callovo-Oxfordien les désignent comme une barrière naturelle sûre pour le stockage de déchets radioactifs. Afin d'optimiser la prédiction de leur comportement, leur réponse à diverses sollicitations à court et long termes est étudiée. Notamment, lors de la phase d'exploitation, l'air ventilé dans les galeries n'est pas à l'équilibre hydrique avec la roche et peut perturber ses propriétés hydromécaniques (HM). Il semble alors essentiel de caractériser la réponse HM de la roche à des sollicitations hydriques.La démarche adoptée consiste à proposer un modèle physique adéquat, sur la base d'essais au laboratoire. L'essai de séchage est retenu puisqu'il permet d'étudier la réponse des échantillons en conditions non-saturées. A partir des résultats HM, un modèle élastique 2D isotrope est proposé, puis est élevé à la 3D avec un module de Young isotrope transverse. Ensuite, les données expérimentales servent à estimer certains paramètres poroélastiques et de transfert du modèle. Cette étape est accomplie par procédure inverse (minimisation de l'erreur mesures-calculs). Enfin, une modélisation 2D du comportement in situ est proposée, et compare les prédictions de modèles plastique isotrope et élastique isotrope transverse.Les simulations d'essais au laboratoire reproduisent assez bien les données expérimentales. Pour la modélisation in situ, une bonne corrélation est obtenue entre les prédictions et les mesures, et ce sans ajustement préalable des paramètres. Toutefois, le modèle souligne une influence limitée de la plasticité à l'échelle du laboratoire, alors que les phénomènes dissipatifs sont marqués in situ. Les modélisations 3D au laboratoire ne donnent pas de résultats plus fins qu'en 2D, mais reproduisent plus de données expérimentales (variations de masse, déformations axiales et latérales). De plus, injecter plusieurs types de données dans la formulation inverse permet d'améliorer la précision de l'algorithme. Par ailleurs, une meilleure stabilité de l'algorithme est obtenue en adoptant une convergence en deux étapes (simplex, puis méthode de type gradient). Les estimations numériques des paramètres corroborent les mesures expérimentales obtenues par ailleurs
COUPLAGES THERMO-HYDRO-MECANIQUES DANS LES MILIEUX POREUX PEU PERMEABLES. APPLICATION AUX ARGILES PROFONDES by Albert Giraud( Book )

2 editions published in 1993 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

DE NOMBREUSES APPLICATIONS INDUSTRIELLES DE GENIE CIVIL, DE GENIE PETROLIER ET DE GENIE MINIER NECESSITENT LA RESOLUTION DE PROBLEMES METTANT EN JEU DES COUPLAGES ENTRE LES COMPORTEMENTS THERMIQUE, HYDRAULIQUE ET MECANIQUE DES GEOMATERIAUX. LA DEMARCHE ADOPTEE DANS CETTE ETUDE CONSISTE A EXAMINER DIVERS MODELES DE COMPORTEMENT, EN SUIVANT UNE PROGRESSION DEPUIS LES MODELES LES PLUS SIMPLES JUSQU'A DES MODELES PLUS COMPLEXES. DES COMPARAISONS SONT EFFECTUEES SUR DES PROBLEMES A GEOMETRIE SIMPLE (PROBLEMES FAISANT INTERVENIR UNE SEULE VARIABLE D'ESPACE). ON PRESENTE DANS UNE PREMIERE PARTIE UNE METHODE DE RESOLUTION DIRECTE DE PROBLEMES DE DEGAGEMENT DE CHALEUR EN THERMO-PORO-ELASTICITE LINEAIRE, EN MILIEUX INFINIS OU SEMI-INFINIS. DES SOLUTIONS ET DES APPLICATIONS SONT PRESENTEES SUR DIFFERENTS PROBLEMES LIES AU PROJET DE STOCKAGE DE DECHETS RADIOACTIFS. CES ETUDES PERMETTENT DE DEGAGER LES PARAMETRES DETERMINANT L'IMPORTANCE DES COUPLAGES THERMO-HYDRO-MECANIQUES, PAR EXEMPLE LE RAPPORT ENTRE LES DIFFUSIVITES HYDRAULIQUE ET THERMIQUE. L'ETUDE DU COMPORTEMENT IRREVERSIBLE DES MILIEUX POREUX SATURES NECESSITE UNE APPROCHE NUMERIQUE. ON A DEVELOPPE LE CODE DE CALCUL AUX ELEMENTS FINIS THYME ADAPTE A L'ETUDE DES PROBLEMES DE COUPLAGES THERMO-HYDROMECANIQUES SUR DES STRUCTURES A GEOMETRIE SIMPLE. CE CODE EST UTILISE POUR ETUDIER LE COMPORTEMENT DIFFERE DE CAVITES SOUTERRAINES EXCAVEES DANS LES ARGILES PROFONDES. ON COMMENCE PAR ETUDIER LES EFFETS DIFFERES LIES A LA DIFFUSION DE LA MASSE FLUIDE, PUIS, DANS LE CAS D'UNE ARGILE RAIDE LES EFFETS DIFFERES LIES EGALEMENT A LA VISCOSITE. ON ETUDIE ENFIN LE PROBLEME DE L'EMPILEMENT DE CONTENEURS DE DECHETS ENFOUIS DANS L'ARGILE DE BOOM
Modélisation hydromécanique du comportement des ouvrages souterrains avec un modèle élastoviscoplastique by Roland Plassart( Book )

2 editions published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The long term behaviour of underground excavations is a social and economic stake, in particular in the context of storage in deep geological formation of high activity and long life nuclear waste. Several experimental galleries have been dug in the underground research laboratory (URL) of Meuse/Haute-Marne located close to Bure in France, where studies are leaded in order to understand the global behaviour of the constitutive rock which is the Callovo-Oxfordian (COx) argillite.The purpose of this PhD Thesis is to establish a modelling with Code_Aster of underground excavations, and especially of a Meuse/Haute-Marne laboratory gallery, taking into account non local approach, creep effect and hydromechanical coupling in the framework of the mechanics of porous media, and then to compare numerical results with available experimental data.The specific elastoviscoplastic model used in this study is the L&K model: it offers a coupling between instantaneous and delayed behaviour, and it takes into account the dilation, parameter which governs the volume strains of the material during a solicitation, and its strong variation, a specificity of geomaterials and so of COx argillite. The fluid flowing through the material adds a hydraulic component to the modelling, which is coupled to mechanic component thanks to Biot's equations.Another novelty of this work concerns the coupling between such complex rheological behaviour and a non local approach in an industrial way. Among methods of regularization available in Code_Aster, the second gradient of dilation is well fitted to geomaterials. Its aim is to correct mesh dependency and numerical localized solutions.After describing numeric tools and setting parameters of the L&K model on laboratory tests, a good general agreement was found between numeric results and in situ measures, without resetting parameters. Time effects experimentally measured on displacement and pore pressure evolution are observed in the same modelling, validating the followed predictive approach
Modélisation numérique du comportement des ouvrages souterrains par une approche viscoplastique by Alexandra Kleine( Book )

2 editions published in 2007 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La nature est complexe et c'est en toute modestie que les ingénieurs doivent chercher à prédire le comportement des ouvrages dans le sous-sol. La réalisation de projets industriels dans le domaine souterrain, à forts enjeux économiques et sociaux (traversées alpines, stockage de déchets nucléaires), nécessite d'évoluer vers une meilleure compréhension des mécanismes comportementaux des ouvrages à concevoir. Cette amélioration passe par une meilleure représentativité physique des mécanismes macroscopiques et par la mise à disposition d'outils de prédiction adaptés aux attentes et aux besoins des ingénieurs. Les outils de calculs développés dans ce travail s'inscrivent dans cette volonté de rapprocher les attentes de l'industrie et les connaissances liées à la rhéologie des géomatériaux. Ces développements ont ainsi débouché sur la proposition d'un modèle de comportement mécanique, adapté aux roches peu fissurées et assimilables à des milieux continus, intégrant, en particulier, l'effet du temps. Fil conducteur de cette étude, la problématique du sujet de thèse concerne précisément la prise en compte du comportement différé des massifs rocheux dans les modélisations et ses conséquences sur les ouvrages souterrains.Fondé sur des concepts physiques de référence, définis à différentes échelles (macro/méso/micro), le modèle rhéologique développé est transcrit dans un formalisme mathématique dans le but d'être mis en oeuvre numériquement.Les applications numériques proposées s'inscrivent principalement dans le contexte du stockage des déchets radioactifs. Elles concernent deux configurations d'ouvrages rigoureusement différentes : l'excavation du laboratoire souterrain canadien de l'AECL, dans le granite du Lac du Bonnet et le creusement de la galerie GMR du laboratoire de Bure (Meuse/Haute-Marne) dans l'argilite de l'Est. Dans les deux cas, l'utilisation du modèle a permis de mettre en évidence l'apport de la prise en compte du comportement différé sur la représentativité des prédictions numériques du comportement à court, moyen et long termes des ouvrages souterrains
Caractérisation microstructurale et modélisation micromécanique de roches poreuses oolithiques by Kassem Kalo( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The aim of this work is to study the influence of the microstructure of heterogeneous porous rocks on the behavior at the macroscopic scale. Thus, we characterized the microstructure and micromechanical properties (thanks to nano-indentation tests) of two porous oolitic rocks (Lavoux limestone and iron ore) to calculate their effective mechanical and thermal properties. Oolitic rocks are constituted by an assemblage of porous grains (oolites), pores and inter-granular crystals. Scanning electron microscopy and X-ray 3D Computed Tomography were used to identify the different components of these rocks. Particular attention was given to X-Ray computed tomography since this analytical method allows the characterization of the porous network (size, spatial distribution, and volume fraction), and the shapes of oolites and inter-oolitic crystals. The novelty of this work lies in taking into account the 3D real shape of pores. Hence, we approximated porous oolites by spheres and irregularly shaped pores by ellipsoids. This approximation was performed thanks to the principal component analysis (PCA), which provides the geometrical properties such as length of semi-axes and orientation of resulting ellipsoids. The sphericity of the approximated oolites was calculated and the values close to 1 allowed us to consider oolites as spheres. To verify the approximation in the case of pores, we evaluated the contribution of these irregularly shaped three-dimensional pores to the overall elastic properties. Thus, compliance contribution tensors for 3D irregular pores and their ellipsoidal approximations were calculated using the finite element method (FEM). These tensors were compared and a relative error was estimated to evaluate the accuracy of the approximation. This error produces a maximum discrepancy of 4.5% between the two solutions for pores and ellipsoids which verifies the proposed approximation procedure based on PCA. The FEM numerical method was verified by comparing the numerical solution for compliance contribution tensors of ellipsoids to the analytical solution based on Eshelby's theory. The difference between these two solutions does not exceed 3%. The same numerical method was used to calculate thermal resistivity contribution tensors. Calculated compliance and resistivity contribution tensors were used to evaluate effective elastic properties (bulk modulus and shear coefficient) and effective thermal conductivity by considering the two-step Maxwell homogenization scheme. The results showed an important influence of the porosity on effective properties. Finally, the results obtained for irregular pores were compared to those for ellipsoidal ones and they showed a good agreement with a maximum deviation of 4% which verifies once again the approximation of irregularly shaped pores by tri-axial ellipsoids
Influence de la taille, de la morphologie et de la distribution spatiale des pores sur la conductivité thermique de céramiques UO2 by Joane Meynard( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Dans un réacteur nucléaire, le comportement des combustibles est piloté par des phénomènes thermiques. C'est pourquoi il est important de modéliser précisément leur comportement thermique.L'objectif de ces travaux est d'évaluer l'impact de la microstructure sur les propriétés thermiques d'un combustible UO2 à 50°C.Des céramiques UO2 ont été fabriquées. Deux familles de porosité ont été identifiées à l'aide de différentes techniques d'imagerie (microscopie optique, MEB-FIB et tomographie X) : la porosité occluse de forme quasi-sphérique et localisée dans les granulats d'UO2 et un réseau de porosité "d'assemblage" localisée à l'interface des granulats. Des paramètres descripteurs ont été déterminés par mesures par immersion et par analyse d'images. Des études par homogénéisation analytique et numérique (calculs par transformée de Fourier rapide) ont été réalisées afin d'évaluer l'impact de ces caractéristiques sur la conductivité thermique. Les calculs numériques ont été réalisés sur des images 2D et 3D obtenues par imagerie et générées avec un modèle morphologique original reproduisant les spécificités des structures poreuses observées. Ces études ont mis en évidence l'impact de la répartition spatiale et de l'interconnexion de la porosité d'assemblage sur la conductivité thermique des céramiques UO2. Finalement, le modèle proposé a été comparé à des mesures expérimentales de diffusivité thermique obtenues par méthode Flash. Cette comparaison a permis de montrer que le modèle reproduit les tendances associées à la dégradation de la conductivité thermique mesurée sur les céramiques étudiées
Estimation des propriétés poromécaniques effectives des argilites : apport des méthodes d'homogénéisation by Quoc Vu Huynh( Book )

2 editions published in 2006 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

This thesis contributes to the analysis of the anisotropic effects in the determination of the poroelastic properties of the porous rocks. After a bibliographical study, the influence of the form and distribution in orientation of the pores on the anisotropy of the rocks were studied. The homogenization scheme in this thesis is that of Mori-Tanaka. The estimate of the effective coefficients poroelastic of heterogeneous materials of type rocks-like composites characterized by a transverse isotropic matrix containing solid mineral inclusions of roughly spherical form was carried out in using the analytical solution of a spherical inclusion isolated in an infinite transverse isotropic matrix. Thereafter, we are interested in the taking into account of spheroidal inclusions of which orientation does not coincid with the orthogonal axis of revolution of the matrix. We propose a numerical approach of integration based on the Green function. Numerical integrate on the unit sphere is carried out using a method of Gauss of which the precision is discussed. The developed numerical tool is applied to a porous rock by considering a homogenization scheme in two stages and various functions of distribution of orientation. Respective influences of pore space anisotropy and matrix anisotropy are clearly distinguished and analyzed
Modélisation poromécanique du gonflement d'enrobés bitumineux par reprise d'eau by Geoffroy Mélot( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The main objective of this thesis is the development of a numerical model to reproduce the behaviour of simplified Bituminized Waste Products (BWP) during a leaching test. BWP is composed of salt crystals immobilised in a bitumen matrix. BWP were mainly produced during industrial reprocessing of spent fuel, and are classified as low or intermediate activity long lived radioactive waste. Geological disposal is the reference solution for intermediate level long-lived BWP. Under geological disposal conditions, and after a long period of time, BWP will undergo water re-saturation from the host rock. Dissolution of salt crystals and osmotic process could lead to swelling of the bitumen matrix and water uptake.A poromechanical numerical model has been implemented in a finite element software to model BWP behaviour under such conditions. The constitutive model takes into account the impact of dissolution, permeation, diffusion and osmosis. A viscoelastic constitutive law is also used. This model is calibrated with experimental data on French simplified BWP containing a highly soluble salt. Evolution of the amount of water absorbed and salt leached by the sample during the test and swelling are carefully studied. The dependency of material parameters with porosity variation is also examined. Some homogenization method are used for mechanical parameters
Initiation et propagation de la fracturation en milieu anisotrope avec prise en compte des couplages hydro-mécaniques by Sourena Moosavi( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'accent mis actuellement par l'industrie pétrolière sur l'augmentation de l'efficacité des réservoirs, ainsi que sur l'intérêt grandissant pour l'exploitation d'autres sources d'énergie enfouies profondément sous terre a suscité un regain d'intérêt pour la mécanique de la fracturation des roches en général et la fracturation hydraulique en particulier. La fracturation hydraulique, appelée de manière informelle “fracturation”, est un processus qui consiste généralement à injecter de l'eau, sous haute pression dans une formation rocheuse via le puits. Ce processus vise à créer de nouvelles fractures dans la roche et à augmenter la taille, l'étendue et la connectivité des fractures existantes. Des avancées récentes dans la modélisation et la simulation de fractures hydrauliques ont eu lieu, au confluent de facteurs qui incluent une activité accrue, une tendance vers une complexité accrue et une compréhension approfondie du modèle mathématique sous-jacent et de ses défis intrinsèques. Cependant, certaines des caractéristiques très importantes de ce processus ont été négligées. Parmi les caractéristiques négligées, on peut citer l'incapacité de la grande majorité des modèles existants de s'attaquer à la fois à la propagation de fractures hydrauliques dans la roche intacte, à l'inititation de nouvelles fractures ainsi qu'à la réactivation des fractures existantes. Une autre caractéristique qui a été ignorée est sa dimension intrinsèque en trois dimensions, négligée par la plupart des modèles actuallement proposés. Parmi tous les différents types de méthodes numériques développées pour évaluer le mécanisme du phénomène de fracturation, très peu sont capables de représenter la totalité des mecanismes mis en jeu. Dans la présente thèse, l'initiation et la propagation de fissures induites par les fluides dans des roches isotropes transversales sont simulées à l'aide d'un modèle hydromécanique (HM) couplé basé la méthode XFEM (eXtended Finite Element Method) et un modèle de zones cohésives. Le HM-XFEM développé dans cette thèse est une extension des modèles précédemment développés dans l'équipe hydro-géomécanique multi échelle de GeoRessources. L'accent a été porté plus particulièrement sur la prise en compte de l'anisotropie du milieu et sur son influence sur le chemin de propagation. Ce dernier est défini à partir du le concept d'angle de bifurcation introduit auparavant dans la littérature. En complément des développements réalisés dans le modèle HM-XFEM, effort a été fait pour mieux comprendre l'initiation de la fissure en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM) à l'aide du logiciel open source YADE Open DEM. La nature différente des deux méthodes, DEM étant une méthode discontinue et XFEM, une méthode continue, révèle les potentiels des deux méthodes et permet de comparer correctement la méthode qui convient le mieux au problème à résoudre, compte tenu des objectifs de la conception
Modélisation micromécanique de milieux poreux hétérogènes et applications aux roches oolithiques by Fengjuan Chen( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La problématique suivie dans ce travail est la détermination des propriétés effectives, élastiques et conductivité, de matériaux poreux hétérogènes tels que des roches, les roches oolithiques en particulier, en relation avec leur microstructure. Le cadre théorique adopté est celui de l'homogénéisation des milieux hétérogènes aléatoires et on suit les approches par tenseurs d'Eshelby. Ces approches sont basées sur la résolution des problèmes d'Eshelby : le problème de l'inclusion (premier problème) et le problème de l'inhomogénéité (second problème) isolées dans un milieu infini. La solution de ces problèmes de référence est analytique, en élasticité linéaire isotrope et en diffusion linéaire stationnaire, dans le cas d'inhomogénéités 2D ou 3D de type ellipsoïde. Elle conduit à la définition de tenseurs caractérisant les interactions entre l'inclusion/inhomogénéité et le milieu environnant. On utilise dans ce travail les tenseurs de contribution relatifs à une inhomogénéité isolée, définis par Kachanov et Sevostianov 2013, contributions à la souplesse (élasticité) et à la résistivité (conductivité). Ces tenseurs au cœur des méthodes d'homogénéisation de type EMA (Effective Medium Approximation), et en particulier les schémas NIA (Non Interaction Approximation), Mori Tanaka et Maxwell. Ce travail est centré sur la caractérisation des paramètres géométriques microstructuraux dont l'influence sur les propriétés effectives est majeure. On étudie en particulier les effets de forme des inhomogénéités, la nouveauté est l'aspect 3D. Les observations microstructurales de roches oolithiques, dont le calcaire de référence de Lavoux, mettent en évidence des hétérogénéités de forme 3D et concave. En particulier les matériaux de remplissage inter-oolithes, pores ou calcite syntaxiale. Ces formes peuvent être observées sur d'autres matériaux hétérogènes et ont été peu étudiées dans le cadre micromécanique. Cela nécessite de considérer des formes non ellipsoïdales et de résoudre numériquement les problèmes d'Eshelby. Le cœur de ce travail est consacré à la détermination des tenseurs de contribution d'inhomogénéités 3D convexes ou concaves de type supersphère (à symétrie cubique) ou supersphéroïde (à symétrie de révolution). Le premier problème d'Eshelby a été résolu, dans le cas de la supersphère, par intégration numérique de la fonction de Green exacte (solution de Kelvin dans le cas isotrope) sur la surface de l'inclusion. Des modélisations 3D aux éléments finis ont permis de résoudre le second problème d'Eshelby et d'obtenir les tenseurs de contribution à la souplesse et à la résistivité pour les superphère et supersphéroïde. Sur la base des résultats numériques, des relations analytiques simplifiées ont été proposées pour les tenseurs de contribution sous forme de fonctions des paramètres élastiques des constituants et du paramètre adimensionnel p caractérisant la concavité. Un résultat important, dans le cas de la superphère et dans le domaine concave, est l'identification d'un même paramètre géométrique pour les tenseurs de contribution à la souplesse et à la résistivité. Les résultats numériques et théoriques obtenus sont appliqués à deux problèmes : l'estimation de la conductivité thermique effective de roches calcaires oolithiques d'une part et l'étude de l'extension des relations dites de substitution définies par Kachanov et Sevostianov 2007 au cas non ellipsoïdal d'autre part. Pour le premier problème, un modèle micromécanique de type Maxwell, à deux échelles a permis de retrouver les résultats expérimentaux disponibles dans la littérature, en en particulier l'influence de la porosité sur la conductivité thermique effective dans les cas sec et humide. Dans le cas du second problème, les résultats obtenus ont permis de montrer que la validité de relations de substitution est restreinte, dans le cas non ellipsoïdal et en considérant une forme d'inhomogénéité de type supersphère, au domaine convexe seulement
Prise en compte de l'anisotropie dans le comportement instantané des géomatériaux pour les calculs d'ouvrages souterrains by Inès Djouadi( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Dans le cadre de la gestion des déchets radioactifs dits de moyenne activité à vie longue et de haute activité, la France a fait le choix du stockage géologique profond dans une formation rocheuse située à l'est du bassin parisien, dans une zone tectoniquement stable. Cette formation d'argilites du Callovo-Oxfordien a été choisie pour ses propriétés de rétention des radionucléides puisqu'elle est très peu perméable. Un laboratoire de recherche souterrain a été construit à environ 500 mètres de profondeur afin d'étudier in-situ les propriétés de la roche. Il a été montré que l'argilite du Callovo-Oxfordien présente une anisotropie liée à sa formation géologique. L'objectif principal de cette thèse est de pouvoir reproduire le comportement mécanique anisotrope à l'aide d'un modèle de comportement élasto-plastique. Le modèle de comportement thermo-élasto-viscoplastique et isotrope nommé LKR est la résultante de tout le savoir-faire et l'expertise d'EDF en ce qui concerne le dimensionnement d'ouvrages souterrains. On cherche donc à appliquer une méthode de prise en compte de l'anisotropie structurelle caractérisant plusieurs types de géomatériaux dont l'argilite du Callovo-Oxfordien à ce modèle de comportement. Afin d'atteindre cet objectif, deux méthodes de prise en compte de l'anisotropie développées dans la littérature scientifique sont appliquées à un modèle de Drucker-Prager à écrouissage linéaire négatif et sont comparées. La première méthode consiste à introduire un tenseur de microstructure ou de fabrique permettant de définir les orientations préférentielles du matériau. La seconde méthode est l'approche par plan de faiblesse qui consiste à décrire le comportement anisotrope du matériau via deux mécanismes distincts, l'un décrivant le comportement de la matrice rocheuse isotrope et l'autre décrivant les plans de faiblesse. C'est par ce deuxième mécanisme que l'anisotropie est introduite. Ces deux applications ont été faites dans le logiciel libre de simulation en mécanique, Code Aster, développé par EDF et ont permis d'appréhender les difficultés numériques de chacune de ces méthodes, et de choisir l'approche la plus pertinente pour l'extension du modèle LKR. Ainsi, c'est la méthode avec le tenseur de fabrique qui est, dans notre cas, la plus adaptée. Elle a donc été appliquée au modèle LKR. Cette nouvelle extension au modèle permet de prendre en compte la dépendance à l'orientation du matériau des résistances en compression. Dans ces travaux, on se place dans le cadre de la mécanique des milieux continus. L'anisotropie est introduite seulement dans le mécanisme élasto-plastique du modèle de comportement LKR
Thermomechanical behaviour of multi-cracked brittle media taking into account unilateral effects : theoretical and numerical approaches by Sharan Raj Rangasamy Mahendren( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Micromechanical and numerical methods are explored to predict the effective thermal and thermoelastic properties of a microcracked media. The effective properties are given in 2D and3D. In this thesis, special attention is paid to the anisotropy, induced by the orientation of the cracks and the unilateral effect related to the opening and closing of the cracks. The cracks aremodelled as ellipsoidal inclusions. The open cracks are considered to have no stiffness and to be thermally insulating, whereas the closed cracks are represented by a fictitious isotropic material.The theoretical approach takes advantage of various homogenization schemes and bounds to derive closed-form expressions of effective properties. The numerical approach considers finiteelement modelling and is based on the same geometry and properties of cracks as in the theory. Finally, results are compared to demonstrate the consistency between the two approaches
Propriétés élastiques et anisotropie des roches mères : approche expérimentale multi-échelle et modélisation par milieu effectif by Hamza Tazi( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The oil and gas production from unconventional reservoirs represents a large part of North America's production. Improving the knowledge of source rock characteristics constitutes a major scientific and economic challenge. This thesis focuses on the elastic properties and anisotropy of source rocks and combines a multiscale experimental workflow with modeling using an effective medium approach.The studied samples come from Montney and Doig formations (Western Canada sedimentary basin). Our experimental data have been compared to an experimental database built from literature data of different source rock formations. This comparison illustrates the links between acoustic properties and several source rock internal parameters (density, porosity, composition) and external parameters (confining pressure during acoustic tests). The main observations show the influence of the content of clays and organic matter and of the porosity on the velocities and the specific influence of clays on the anisotropy of source rocks. The different components of Montney and Doig formations have been characterized through the combination of nanoindentation measurements and SEM-EDS analyses.The observations and experimental results of this thesis have been integrated into effective medium models which take into account source rock microstructure. A simple model based on five isotropic phases and one transverse isotropic phase (clays) has first been defined. It allows the estimation of the elastic properties of source rocks, but underestimates their anisotropy. This model has then been adapted to the specificities of Montney and Doig formations. For these formations, SEM observations indicate that clays and organic matter are localized between grains. The clays-OM-pores composite thus adds compliance to Montney and Doig formations by coating the other minerals. The elastic properties measured through nanoindentation are used as input data. The clays are modeled as an isotropic phase and the muscovite as a transverse isotropic phase. The derived model enables us to estimate the elastic properties and the anisotropy of our samples
 
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