Contribution à la modélisation multi-échelle du comportement mécanique des matériaux rocheux

L'objectif de ce travail est d'etudier les effets de microstructures sur les comportements mecaniques macroscopiques des geomateriaux heterogenes. Profitant de la methode numerique basee sur la Transformee de Fourier Rapide (TFR), les microstructures complexes de geomateriaux peuvent etre simulees aussi proche que possible de la vraie microstructure. Avec des calculs en champ complet, les contraintes et les deformations locales sont fournies a l’echelle microscopique. Cette caracteristique permet de surmonter les hypotheses fortes sur la microstructure par des approches traditionnelles d'homogeneisation. Matrix-inclusion composites avec microstructures differentes sont d'abord etudies. Les influences de la forme, la taille, la distribution et l'orientation des inclusions sur le comportement macroscopique sont prises en compte. Ensuite, ce modele numerique base sur TFR est applique a l'argilite du Callovo-Oxfordien qui est traitee comme une matrice elastoplastique renforce par des grains elastiques de quartz et de calcite. Avec une regle d'ecoulement non associe dans la matrice, les effets de grains spheriques de mineraux sont explicitement pris en compte. Ce modele est en outre etendu par la consideration du processus de deterioration progressive due a la croissance de microfissures. Apres cela, les effets de pores (formes, tailles, orientations et distributions) sur le comportement effectif de materiaux poreux sont consideres. A titre d'exemple, un geomateriau poreux typique le gres a ete etudie en detail. En outre, la deterioration autour des pores et des regions interagies sont simulees avec un critere simple d’endommagement pour l'evolution des pores et le phenomene de degradation est entierement expose. Les comparaisons entre les resultats numeriques et les donnees experimentales verifient l'efficacite et la precision de cette methode numerique basee sur TFR pour les geomateriaux heterogenes.