LE BUT DE CE TRAVAIL EST L'ETUDE DE LA FISSURATION DES ROCHES SOUMISES A DES CONTRAINTES D'ORIGINE MECANIQUE OU THERMIQUE. LA CROISSANCE DES FISSURES DANS UN ECHANTILLON DE ROCHE SOUS CHARGEMENT COMPRESSIF EST ETUDIEE THEORIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT. DU POINT DE VUE THEORIQUE, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE ET STATISTIQUE PERMET D'APPLIQUER LES CALCULS CONCERNANT LA TRAJECTOIRE D'UNE FISSURE UNIQUE SOUS COMPRESSION BIAXIALE A LA DEFORMATION MACROSCOPIQUE ET A LA RUPTURE D'UN ECHANTILLON. LES RESULTATS METTENT EN AVANT LE ROLE CRUCIAL JOUE PAR LES INTERACTIONS ENTRE LES FISSURES. CES INTERACTIONS SONT SIMULEES A L'AIDE D'UNE PROCEDURE ITERATIVE TANT POUR DES FISSURES RECTILIGNES QUE POUR DES FISSURES BRANCHEES. EXPERIMENTALEMENT, LA FISSURATION EST ETUDIEE EN MESURANT LES VITESSES V#P ET V#S LORS D'ESSAIS TRIAXIAUX (COMPRESSION HYDROSTATIQUE ET COMPRESSION AXIALE JUSQU'A LA RUPTURE) SUR DES ROCHES CRISTALLINES. LES VARIATIONS DES PARAMETRES ELASTIQUES DEDUITES DES VITESSES DONNENT UNE IMAGE DU DEVELOPPEMENT DES FISSURES CONFORME A LA THEORIE. LA PROPAGATION QUASI-STATIQUE DES FISSURES EST QUANT A ELLE ABORDEE GRACE A L'ESSAI DCB A CHARGE CONSTANTE SUR DES ECHANTILLONS DE VERRE. EN CE QUI CONCERNE LA FISSURATION THERMIQUE, DES ENREGISTREMENTS D'EMISSIONS ACOUSTIQUES SUR DES ROCHES CRISTALLINES PERMETTENT DE DECOMPOSER LES PHASES PRINCIPALES DU DEVELOPPEMENT DES FISSURES POUR DES TEMPERATURES ALLANT JUSQU'A 900C

La maîtrise de la fracturation artificielle des roches est un enjeu économique essentiel pour le secteur des roches ornementales, les travaux publics et l'industrie pétrolière. Pour améliorer cette maîtrise, une étude des mécanismes de fracturation des roches par les techniques courantes de minage et de fracturation hydraulique est nécessaire. Ces techniques consistant à mettre en pression un fluide dans un forage éventuellement préfissuré, une analyse expérimentale ct théorique des mécanismes gouvernant l'initiation ct la propagation de fractures radiales autour d'un forage par injection contrôlée d'un fluide sous pression a donc été réalisée. Cette analyse procède par une revue bibliographique, par la mise au point et la réalisation d'essais de fracturation hydraulique contrôlée en laboratoire et par une étude théorique de l'influence d'un défaut de symétrie puis de l'anisotropie sur l'orientation des fractures. Malgré les symétries géométriques et de chargement des blocs, seul un faible débit d'injection a permis d'initier ct de propager une fracturation symétrique par rapport au forage. Un débit plus élevé a favorisé le développement uniforme d'une fracture selon l'axe du forage. Les fractures sont droites sur les faces des blocs, mais dévient légèrement du plan de symétrie censé les contenir. A débit fixé, les fractures se propagent à pression constante ou croissante. Le contrôle du débit d'injection a permis de maîtriser leur vitesse de propagation. La pression critique a été mesurée, ainsi que l'ouverture maximale de fracture à l'intérieur et en surface des blocs. L'étude théorique montre que ni un défaut de symétrie, ni la faible anisotropie mesurée n'expliquent, seuls, les légères déviations de fractures observées. Cependant, les résultats des calculs orthotropes ont une sensibilité aux variations des paramètres mécaniques de l'ordre des déviations observées. L'écart entre ces résultats et les déviations observées ne serait donc pas significatif.

La déformation des roches de la croûte est étudiée par une approche théorique et expérimentale.L'étude expérimentale porte sur trois roches: le marbre de Carrare, le granite d'Oshima et le calcaire de Solnhoffen. Les mécanismes de déformation de ces roches sont étudiés en régime fragile et ductile. En régime fragile, la rupture est atteinte pour des densités de fissure supérieures ou égales à 1. La transition fragile-ductile est caractérisée par une compétition entre les mécanismes de la dilatance (fissuration) et ceux de la compaction (effondrements de pores, etc.). L'étude théorique est fondée sur le modèle de milieux fissurés non-interactif de Kachanov [1993]. Ce modèle permet de quantifier la fissuration et la saturation d'une roche en combinant des mesures de vitesses P et S à haute fréquence (en laboratoire) en régime sec et saturé. En couplant ce modèle à la poroélasticité, il est possible de prédire la dispersion des vitesses de propagation élastique en régime saturé.

La thèse porte sur l’étude de la fracturation des roches en utilisant le matériau synthétique granulaire Crack1 analogue des roches tenaces comme le calcaire représentatif d’un réservoir pétrolier. L’objectif du travail est de caractériser quantitativement le comportement constitutif du Crack1 et de le mettre en rapport avec les modalités de fracturations du matériau. Pour atteindre cet objectif, le dispositif expérimental adéquat, ainsi que le système de mesure précis des contraintes et déformations locales et d’acquisition des données ont été conçus et réalisés. A partir des données obtenues, les surfaces de charges pour Crack1 ont été construites pour différents types de chargement (compression et extension axisymétrique=. Elles ont permis de définir l’évolution de coefficient de friction interne qui change le signe de positif à négatif avec l’augmentation de la pression de confinement. Ce changement marque la transition entre le comportement fragile et ductile du matériau qui est avérée être très sensible au type de chargement. L’évolution du coefficient de dilatance est aussi liée à cette transition reflétant la transition de la formation dilatante à la déformation compactante. Le type des fractures et leur orientation changent également ; elles dévient moins incliné à la contrainte majeure avec l’augmentation de la pression de confinement. Ainsi tous les types de fractures ont été obtenus : fractures cisaillantes, hybride et la diaclase. Les résultats expérimentaux sont en accord raisonnable avec la prédiction de la théorie de bifurcation et ouvre plusieurs perspectives pour l’étude du comportement des roches et la modélisation physique à l’échelle des structures géologiques avec le matériau analogique Crack1.

This book represents the first multidisciplinary scientific work on a deep volcanic maar lake in comparison with other similar temperate lakes. The syntheses of the main characteristics of Lake Pavin are, for the first time, set in a firmer footing comparative approach, encompassing regional, national, European and international aquatic science contexts. It is a unique lake because of its permanently anoxic monimolimnion, and furthermore, because of its small surface area, its substantially low human influence, and by the fact that it does not have a river inflow. The book reflects the scientific research done on the general limnology, history, origin, volcanology and geological environment as well as on the geochemistry and biogeochemical cycles. Other chapters focus on the biology and microbial ecology whereas the sedimentology and paleolimnology are also given attention. This volume will be of special interest to researchers and advanced students, primarily in the fields of limnology, biogeochemistry, and aquatic ecology.