Description du sujet de thèse

Titre:
Analyse numérique hydromécanique multi-échelle de l'endomamgement dans les roches hétérogènes appliquée aux ouvrages souterrains.

Contexte:
Dans le contexte actuel de transition énergétique, il est nécessaire d’évaluer le potentiel du sous-sol comme espace de stockage et de confinement. Une gestion durable de certains déchets dangereux est nécessaire et est envisagée en stockage géologique profond. La formation rocheuse souterraine peu perméable remplit une fonction clé de sécurité en empêchant la migration de particules nocives vers la biosphère. Ainsi, la stabilité et la durabilité des structures de stockage souterraines doivent être évaluées à travers une étude détaillée du comportement complexe de la formation hôte.

Objectifs :
L'objectif de ce projet est d'étudier le comportement multi-échelles d'une roche argileuse, allant de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique. Les géomatériaux, tels que les roches, sont des milieux poreux multiphasiques présentant une structure hétérogène complexe à différentes échelles (de l'échelle millimétrique à l'échelle microscopique). Cette structure conditionne leur comportement à l'échelle macroscopique et affecte l'endommagement matériel ainsi que l'évolution des propriétés hydrauliques. Ces derniers sont d’une grande importance et nécessitent une bonne compréhension du comportement du matériau. Prédire l'influence des caractéristiques microstructurales (à partir de l'échelle minérale) sur la rupture à grande échelle est un enjeu crucial en géomécanique. Diverses questions scientifiques ont récemment émergé sur la manière dont les caractéristiques microstructurales de matériaux hétérogènes peuvent être considérées à plus grande échelle et enrichir les modélisations à grande échelle. L'objectif est de développer une modélisation multi-échelle et multi-physique permettant de prédire le comportement hydromécanique de la roche autour des excavations souterraines à partir de sa microstructure.

Méthode:
La recherche s'appuiera sur une approche multi-échelles et une méthode numérique permettant de modéliser des milieux microstructurés dans un cadre double-échelle (FEMxFEM, par méthode des éléments finis). La réponse matérielle à l'échelle microscopique (de VER en 2D et 3D) sera utilisée comme loi constitutive implicite à l'échelle macroscopique, par homogénéisation numérique. Le projet se concentre sur : (i) la relation entre microfissuration, macro-déformation et évolution de la perméabilité ; (ii) l'évolution des écoulements fluide résultant de la microfissuration ; (iii) la reproduction des fractures et du drainage au sein des zones endommagées par l'excavation (EDZ) autour des galeries ; et (iv) la sûreté globale à court et à long terme des structures de stockage souterrain.

Contexte de travail

Le doctorant sera hébergé à l'école d'ingénieurs ENTPE au sein du laboratoire LTDS, à Vaulx en Velin (Lyon, France), pendant la durée de sa thèse. Le doctorant rejoindra l'équipe de recherche Géomatériaux et Constructions Durables (GCD), aux côtés d'autres doctorants. Le projet donnera l'opportunité au doctorant de développer diverses compétences techniques (méthodes numériques avancées, poromécanique, élastoplasticité, approche de l'endommagement, écoulements fluide, couplage hydromécanique, etc.), et d'intégrer un réseau dynamique de géomécaniciens ayant des expériences en modélisation théorique et numérique.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.