L'objectif de cette thèse est de développer une approche micromécanique pour modéliser l'endommagement et le frottement dans des géomatériaux initialement anisotropes. Dans ce but, deux modèles d'endommagement micromécaniques en 3D ont été proposés. L'estimation du tenseur de Hill pour les microfissures sphéroïdales 3D dans une matrice isotrope transverse est le cœur de ces deux modèles. Les propriétés élastiques effectives du milieu fissuré sont déterminées par trois schémas d'homogénéisation (schéma Dilué, schéma MT, schéma PCW) et analysées par une série d'études de sensibilité. Le premier modèle d'endommagement formulé dans le cadre de la thermodynamique irréversible est proposé pour prendre en compte des interactions entre l'anisotropie initiale et la fissuration induite. Ensuite, le deuxième modèle micromécanique est développé pour modéliser l'endommagement et le glissement plastique par frottement dans des fissures fermées. Les évolutions des déformations inélastiques sont provoquées par deux phénomènes couplés: le glissement avec frottement et l'endommagement induit par la propagation des microfissures. Elles sont décrites par des critères spécifiques locaux de l'endommagement et du frottement en fonction des forces thermodynamiques conjuguées. Les principales caractéristiques du comportement mécanique des géomatériaux initialement anisotropes (la croissance des microfissures induites, les déformations irréversibles, boucles d'hystérésis causées par les effets du frottement qui apparaissent sur les lèvres des microfissures fermées, le couplage entre l'anisotropie inhérente et celle induite, les effets de la pression de confinement et de la dilatance volumétrique) sont prises en compte. / The objective of this thesis is to develop a micromechanical method for modeling induced damage and friction sliding for a class of initially anisotropic quasi-brittle materials. To this end, two three-dimensional micromechanical damage models have been developed respectively for open and closed microcracks. The key step of these two models is an efficient numerical method to estimate Hill's tensor for three dimensional spheroidal microcracks in a transversely isotropic solid matrix. Then, the effective elastic properties of cracked material are determined through a rigorous up-scaling procedure based on three homogenization methods (Dilute scheme, MT scheme, PCW scheme) and analyzed by a series of sensitivity studies. Further, a damage model based on the irreversible thermodynamics framework is proposed to account for interactions between initial anisotropy and induced growth of cracks. Furthermore, the second micromechanical model for frictional closed cracks is developed for the description of induced damage and frictional sliding in initially anisotropic materials. The evolutions of inelastic strains due to frictional sliding and induced damage by the propagation of microcracks are coupled and described by specific local friction and damage criteria as functions of conjugate thermodynamic forces. The main features of mechanical behaviors of initially anisotropic quasi-brittle materials are taken into account, such as induced growth of micro-cracks, irreversible deformation and hysteretic loops due to friction effects of crack surfaces, coupling between inherent anisotropy and induced anisotropy, effects of confining pressure and volumetric dilatancy.

L'objectif de ce travail est d'étudier les effets de microstructures sur les comportements mécaniques macroscopiques des géomatériaux hétérogènes. Profitant de la méthode numérique basée sur la Transformée de Fourier Rapide (TFR), les microstructures complexes de géomatériaux peuvent être simulées aussi proche que possible de la vraie microstructure. Avec des calculs en champ complet, les contraintes et les déformations locales sont fournies à l’échelle microscopique. Cette caractéristique permet de surmonter les hypothèses fortes sur la microstructure par des approches traditionnelles d'homogénéisation. Matrix-inclusion composites avec microstructures différentes sont d'abord étudiés. Les influences de la forme, la taille, la distribution et l'orientation des inclusions sur le comportement macroscopique sont prises en compte. Ensuite, ce modèle numérique basé sur TFR est appliqué à l'argilite du Callovo-Oxfordien qui est traitée comme une matrice élastoplastique renforcé par des grains élastiques de quartz et de calcite. Avec une règle d'écoulement non associé dans la matrice, les effets de grains sphériques de minéraux sont explicitement pris en compte. Ce modèle est en outre étendu par la considération du processus de détérioration progressive due à la croissance de microfissures. Après cela, les effets de pores (formes, tailles, orientations et distributions) sur le comportement effectif de matériaux poreux sont considérés. A titre d'exemple, un géomatériau poreux typique le grès a été étudié en détail. En outre, la détérioration autour des pores et des régions interagies sont simulées avec un critère simple d’endommagement pour l'évolution des pores et le phénomène de dégradation est entièrement exposé. Les comparaisons entre les résultats numériques et les données expérimentales vérifient l'efficacité et la précision de cette méthode numérique basée sur TFR pour les géomatériaux hétérogènes. / The objective of this work is to study the effects of microstructures on the macroscopic mechanical behaviors of heterogeneous geomaterials. Taking advantage of the Fast Fourier Transforms (FFT) based numerical method, the complex microstructures of geomaterials can be considered as close as possible to the real microstructure and a full field micromechanical analysis of strain and stress can be provided at the microscopic scale. This feature overcomes the strong assumptions on microstructure by traditional homogenization approaches. Matrix-inclusion type composites with different microstructure are firstly investigated. The influences of inclusion shape, size, distribution and orientation on the effective behavior are fully studied. Then it is applied to the Callovo-Oxfordian argillite which is modeled as an elastoplastic matrix reinforced by linear elastic quartz and calcite spherical grains. With a non-associated plastic flow rule in the matrix, the effects of mineral grains are explicitly taken into account. The model is further extended by introducing the progressive damage process due to the growth of microcracks. After that, the pore effects (shapes, sizes, orientations and distributions) on the effective behavior of porous materials are considered with a specific application to the typical porous geomaterial sandstone. Furthermore, the deterioration around the pores and the interacted regions are simulated with a simple damage criterion for pore evolution and the degradation phenomenon is fully exhibited. The comparisons between the numerical results and experimental data verify the efficiency and accuracy of the FFT based method for heterogeneous geomaterials.

La présence de cavités souterraines génère un risque pour les populations et a un impact sur le futur usage des terrains sous-cavés. En combinant observations in situ et analyse des matériaux en laboratoire, cette étude propose de cerner les processus responsables de la dégradation des vides souterrains, sur l’exemple des carrières souterraines de craie autour de Lille.De nombreux désordres (remontées de voûte, ruptures de piliers, effondrements des blocs rocheux) ont été observés lors de la visite de 10 carrières. L’analyse structurale de la craie montre la présence de nombreuses fracturations notamment les diaclases qui se présentent parfois sous forme des couloirs fracturés. L’état de la stabilité des carrières observé sur le terrain a été confirmé par le traitement des données des cannes de convergences entre le ciel et le mur de plusieurs carrières souterraines. Les résultats de ces analyses ont montré que la vitesse des déformations des épontes est d’une manière générale très faible. Le recensement des incidents sur une vingtaine d’années a montré une corrélation entre les épisodes de fortes pluies et les désordres en surface. Les processus d'altération de la craie in situ et les interactions avec l'eau se traduisent par la formation de patines différentes en surface de la craie. Les observations microscopiques ont révélé des modifications des caractéristiques de la surface de la craie, notamment des phénomènes de précipitation de calcite, le dépôt d’oxy-hydroxydes de fer et la modification de la porosité. / The presence of underground cavities creates a potential hazard for population and has a direct impact on land values. Combining observations and analyses of materials in laboratory, the present research work focuses on the phenomena of underground cavity degradation on site and in laboratory, on the example of the Lille Metropole chalk underground quarries. Many disorders (collapse by roof rupture, breakdown of pillars, collapse of the rock blocks) were observed during 10 site visits. The structural analysis of the chalk shows the presence of many fractures, especially joints which sometimes concentrate along corridors. The steady state of quarries observed in the field has been confirmed by treatment of convergence canes data between the roof and floor of several underground quarries. Results show that deformation rate is generally very low. Identifying significant data on incidents over a twenty-year period shows a correlation between main rainfall patterns and surface disorders. On-site alteration processes of chalk and interactions with water show the formation of different patinas on chalk surface. In laboratory, microscopic observations reveal modifications in characteristics of the surface of chalk, mainly calcite precipitation, deposition of iron oxides and hydroxides and porosity modifications.

Ce travail porte sur des modélisations, par techniques d’homogénéisation, de la plasticité des matériaux poreux ductiles. Différentes classes de milieux poreux (avec ou sans compressibilité plastique de la matrice) sont considérées. Pour une matrice de von Mises, nous avons obtenu une expression du critère macroscopique de plasticité des milieux contenant des cavités sphéroïdales aléatoirement orientées. Une extension du critère de Gurson est proposée pour des matériaux dont la matrice est plastiquement compressible et obéit à un critère elliptique. Les résultats obtenus sont appliqués et illustrés dans le cas des milieux à double porosité. Un accent particulier a été ensuite mis sur les géomatériaux poreux. L’argilite du Callovo Oxfordien, géomatériau auquel on s’est intéressé, est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice élastoplastique poreuse et d’inclusions élastiques. La transition micro-méso aboutissant à la loi de la matrice argileuse est réalisée pour une phase solide de type Drucker-Prager, à écoulement associé ou non, et pour des cavités sphériques. Tandis que le passage méso-macro s’inscrit dans une démarche d'homogénéisation incrémentale de Hill. Les capacités prédictives du modèle basé sur une phase solide à loi d’écoulement non associée ont été démontrées à travers une large validation expérimentale. Enfin, par souci de simplification du modèle micro-macro proposé pour l’argilite, une version simplifiée du modèle est proposée en s’appuyant sur l’hypothèse d'inclusions rigides. L'introduction d'une règle d'écoulement macroscopique non associée a conduit à des prédictions d’excellente qualité pour l’argilite. / This work focused on the plasticity modeling of ductile porous materials. Different classes of porous media (with or without plastic compressibility of the matrix) are considered. Concerning the case of incompressible matrix obeying to the von Mises criterion, by using limit analysis combined with homogenization techniques, we obtained, a closed form expression of the macroscopic yield function for materials containing randomly oriented spheroidal cavities. An extension of the Gurson criterion is proposed for materials whose matrix is plastically compressible and obeys to an elliptic criterion. The obtained results are applied and illustrated in the case of double porous media. Then, an emphasis is put on porous geomaterials. The Callovo Oxfordian argilite, a geomaterial which is of a primary interest in this study, is modeled as a heterogeneous medium made, at the mesoscale, of a porous elastoplastic matrix and elastic inclusions. The micro-meso transition leading to the constitutive law of the clay matrix is performed for an associated or a non-associated Drucker-Prager solid phase and spherical cavities. The meso-macro transition is performed by means of a Hill incremental homogenization method. The predictive capabilities of the micro-macro model based on a non-associated solid phase have been demonstrated via a wide experimental validation. Finally, a simplified version of the micro-macro model is formulated by assuming rigid inclusions. The introduction of a macroscopic non-associated flow rule allows to obtain excellent predictions for the argillite.

Ce travail porte sur la mise en place des outils de modélisation micromécanique permettant d’étudier le comportement de l’argilite du Callovo-Oxfordien. Ce géomatériau poreux est modélisé comme un milieu hétérogène à trois échelles d’espace distinctes. L’échelle microscopique révèle l’hétérogénéité de la phase argileuse sur laquelle s’est appuyé le modèle morphologique synthétisé comme un polycristal poreux. Des prédictions numériques du comportement élasto-plastique et isotrope transverse de la phase d’argile tenant compte d’interactions mécaniques entre des cristaux sont effectuées à l’aide d’une approche incrémentale de Hill. Ensuite, un modèle poroélastique pour matériaux granulaires saturés avec effets d’interface imparfaite est proposé. Sur la base de ce modèle poroélastique et s’appuyant sur le cadre de l’homogénéisation non linéaire, on met en évidence l’impact des interfaces imparfaites de type Mohr-Coulomb cohésif sur le critère de résistance de géomatériaux granulaires. Enfin, nous avons proposé un modèle complet pour la prédiction de la résistance de l’argilite du Callovo-Oxfordien sous l’hypothèse que la matrice argileuse est un matériau poreux avec la phase solide décrite par un critère Drucker-Prager parfaitement plastique. Il est important de noter que le mécanisme de rupture exploré inclut la possibilité d’une concentration de déformation à l’interface de noyau (rigide)-matrice. Ce modèle est analysé en détail et ses prédictions apparaissent tout à fait probantes. / This work focuses on the development of micromechanical modeling tools to study the behavior of the Callovo-Oxfordian argillite. This geomaterial is modeled as a porous heterogeneous medium at three distinct spatial scales. The microscopic scale reveals the heterogeneity of the clay phase on which the morphological model synthesized as a porous polycrystal was based. Numerical predictions of the elastoplastic and transversely isotropic clay phase considering mechanical interactions between the crystals are performed by using an incremental approach. Then, a poroelastic model for saturated granular materials with imperfect interface effects is proposed. On the basis of this poroelastic model and the nonlinear homogenization, we showcase the impact of the cohesive Mohr-Coulomb imperfect interfaces on the strength criterion of granular geomaterials. Finally, we propose a complete model for the prediction of the strength of Callovo-Oxfordian argillite under the assumption that the clay matrix is a porous material with the solid phase described by a perfectly plastic Drucker-Prager criterion. It is important to note that the explored failure mechanism includes the possibility of a strain concentration at the (rigid) inclusion-matrix interface. This model is analyzed in detail and its predictions appear quite convincing.

La plupart des géomatériaux sont hétérogènes à différentes échelles matérielles. Le comportement mécanique macroscopique de ces matériaux dépend directement de la composition minéralogique et de la microstructure ainsi que leurs évolutions. Cette étude fait un simple essai d'étendre le modèle polycristallin le plus largement utilisé en métallographie à un type de matériaux géologiques quasi-fragiles : le granit. La fonction de charge standard et le potentiel plastique sont modifiés pour tenir compte des principales caractéristiques mécaniques des géomatériaux, e.g. la sensibilité à la pression et la dilatance plastique. Ce modèle d'auto-cohérence d'abord proposé par Hill est adoptée pour relier les champs locaux et ceux globaux. La réponse du macropolycristal est déterminée par le procédé d'homogénéisation classique. La mise en œuvre de la procédure numérique de stress microscopique et macroscopique est donnée et les éventuelles difficultés rencontrées sont mis en évidence. L'identification de sept paramètres micromécaniques est brièvement décrite. La validité du modèle développé est vérifiée par la comparaison entre les prédictions du modèle et les données expérimentales sur le test conventionnels et aussi sur le test traditionnel -- compression triaxiale. / Most geomaterials are heterogeneous material at different scales. The macroscopic mechanical behavior of these materials depends directly on the mineralogical composition and microstructure as well as their evolution. The present study makes a simple trial to extend the most widely used polycrystalline model in metallography to a typical quasi-brittle geological material--granite. The standard yield criterion and plastic potential are modified to consider the main mechanical features of geomaterial, e.g. pressure sensitivity and plastic dilatancy. The full self-consistent model firstly proposed by Hill is adopted to relate the local fields and overall ones. And the macro response of polycrystal is determined by the classical homogenization process. The numerical implementation of local and macro stress update procedure are given and the possible difficulties encountered are pointed out. The identification of seven micromechanical parameters is briefly described. The validity of the developed model is checked through the comparisons between model's predictions and experimental data on both conventional and true triaxial compression tests, respectively.

Dans ce travail, une série d’études expérimentales ont été réalisées sur le comportement mécanique, l’évolution de la perméabilité et les effets de la pression interstitielle sur la déformation plastique et la rupture du calcaire d’Anstrude. Les résultats permettent d'identifier deux mécanismes de déformation plastique, leurs effets sur l'évolution de la perméabilité et les effets de la pression interstitielle de pore sur la déformation plastique et le rupture du calcaire saturé à eau. Sur les données expérimentales, la validité du concept de contrainte effective pour la surface plastique et la rupture est discutée. Pour la modélisation du comportement mécanique de la roche poreuse, un modèle micromécanique est d'abord développé sur la base d'un modèle récent de type Gurson pour un matériau poreux avec une matrice de Mises-Schleicher. Considérant que la roche à forte porosité présente un compactage volumétrique sous faible Pc, un modèle non associé est alors proposé. Le modèle proposé est d'abord appliqué et étendu pour décrire les comportements poromécaniques de la craie de Lixhe. Des simulations numériques montrent que le modèle proposé décrit correctement les principales caractéristiques de la craie. Le modèle est ensuite étendu pour décrire le comportement mécanique du calcaire étudié en prenant en compte l'effet de l'évolution de la porosité dans l'effet de durcissement de la matrice solide. D'une craie de forte porosité à un calcaire de porosité moyenne, le modèle proposé est finalement vérifié dans différentes conditions de charge par des comparaisons entre les prédictions numériques et les données expérimentales pour les essaies drainés et non drainés. / In this work, a series of experimental investigations have been performed on the basic mechanical behavior, permeability evolution and effects of pore pressure on plastic deformation and failure of Anstrude limestone. The obtained results allow to identifying two plastic deformation mechanisms, their effects on the permeability evolution, and the effects of pore pressure on plastic deformation and failure of water saturated limestone. Based on experimental data, the validity of effective stress concept for plastic yielding and failure strength is discussed. For modelling of mechanical behavior of porous rock, a micromechanics-based model is firstly developed on basis of a recent Gurson-type model for porous material with a Mises–Schleicher matrix. Considering that the high-porosity rock exhibits a volumetric compaction under low confining pressure, a non-associated model is then proposed. The proposed model is firstly applied and extended to describe the mechanical and poromechanical behaviors of Lixhe chalk. Numerical simulations show that the proposed model describes correctly the main features of the chalk. On considering the mechanical behavior of porous limestone, the model is then extended to describe the mechanical behavior of studied limestone by taking the effect of porosity evolution into account in the hardening effect of solid matrix. From a high porosity chalk to a medium porosity limestone, the proposed model is finally verified in different loading conditions through comparisons between the numerical predictions and experimental data for both drained and undrained tests.

Les pieux énergétiques constituent une technique récente permettant d’une part le chauffage et la climatisation de bâtiments et assurant d’autre part le rôle de fondations profondes. Cette technique consiste à mettre en place dans des fondations profondes classiques un système échangeur de chaleur. Le principe de transfert de chaleur est similaire à celui utilisé pour des systèmes échangeurs de chaleur conventionnels : un fluide caloporteur permet d’extraire de l’énergie thermique du sol durant l'hiver et d’en injecter durant l’été. Dans le cas de pieux énergétiques, l’interaction entre le sol, le pieu et la structure ne fait pas seulement appel à des considérations mécaniques mais exigent de tenir compte d’aspects thermiques et hydrauliques, ce qui rend relativement complexe la compréhension globale du comportement d’un pieu énergétique. Actuellement, en France, la réalisation effective de pieux énergétiques rencontre un certain nombre de difficultés qui sont en partie liées à une connaissance insuffisante des effets des cycles de température sur la pérennité d’un système de fondations constitué de pieux échangeurs de chaleur. L’objectif de ce mémoire est d’apporter quelques éclairages sur ce sujet, notamment dans le but de contribuer, à terme, à l’élaboration de règles de calcul simples de la portance des fondations profondes énergétiques. Tout d’abord, une synthèse des phénomènes physiques régissant l’interaction thermo-hydro-mécaniques mis en jeu est présentée. Ensuite, considérant le rapport entre le diamètre d’un pieu et sa longueur suffisamment faible, les travaux réalisés se focalisent essentiellement sur les problématiques liées à l’allongement et au raccourcissement du pieu dans sa direction axiale. Différentes modélisation numériques sont effectuées par la méthode des différences finies pour étudier la réponse de pieux énergétiques dans des terrains sans cohésion en tenant compte de différentes conditions aux limites. Le premier modèle est relatif à un pieu énergétique isolé soumis à une seule charge thermique. Le second traite d’un pieu énergétique isolé soumis à une charge axiale mécanique et des variations de température. Le troisième porte sur le comportement des pieux énergétiques appartenant à un groupe de pieux. L’analyse porte en particulier sur l'interaction entre ces pieux et les autres pieux classiques. Dans tous les cas, afin de rendre compte correctement des effets cycliques, l’interface sol-pieu est modélisée par la loi ‘Modjoin’ développée au LGCgE. Enfin, un modèle unidimensionnel basé sur la méthode de courbes de transfert de type t–z est mis en oeuvre. Une loi t–z prenant en compte les effets de chargements cycliques est mise au point. Elle permet notamment de gérer la non-linéarité des phénomènes cycliques et de rendre compte de différents types d’écrouissage. / The recent technology for the heating/cooling building system, known as thermo-active piles, has effectively reduced the land use area and drilling cost by incorporating the vertical closed-loop heat exchanger pipes into the pile foundations. The heat transfer principle remains the same with the conventional ground heat exchanger system: an extraction of the steady ground temperature during winter and a recharge of the ground thermal energy during summer. Indeed, the energy transfer in the thermo-active pile system is becoming more complex owing to the thermo-hydro-mechanical interaction between the ground, the aquifer, the concrete pile, and the overlying building. Recently in France, the implementation of this novelty faces some difficulties due to the lack of understanding about the potential impact of seasonal temperature cycles on the environmental sustainability and the structural safety. Considering those concerns, this thesis conducts the study of the thermo-active piles behavior and their interaction with the structure and the environment in the intention to optimize the geotechnical design of such piles according to the French design standard for the deep foundations. First of all, a study of the physical phenomena occurring in the entire system under the thermo-hydro-mechanical interactions is conducted. Since the ratio of the pile diameter and the pile length is very small, the temperature variations in the pile affect mainly the pile axial response. Thus, the study interest is narrowed to the impact of temperature cycles on the pile bearing capacity by paying a particular attention on modeling the soil–structure interaction with finite difference method. A set of three-dimensional numerical models is performed to understand the thermo-active piles response located in cohesionless soil with consideration of several loading stages and various restraint conditions. The first model concerns a single thermo-active pile subjected to a single thermal load, the second deals with a single thermo-active pile under combined axial mechanical and cyclic thermal loads, and the third one is related to the thermo-active piles located in a group of piles to observe the influence on the other classical bearing piles. The need to properly render the cyclic plasticity behavior in such piles is provided by modeling the interface elements at the soil–pile contact zone using the laboratory-developed law named ‘Modjoin’ law. Otherwise, the load transfer t–z method in one-dimensional model can be an alternative solution in the practical geotechnical design, but no t–z law that takes into account the cyclic fatigue effects exists yet. This study carries out a development of the existing t–z law by integrating the nonlinearity condition and cyclic hardening rules.

La roche argileuse, constitué par des minéraux comme l'argile, le quartz et la calcite, etc., est un milieu poreux typique sous enquête dans le monde entier dans l'ingénierie pétrolière, le stockage souterrain de déchets et de la science de l'exploitation minière. Il est important de caractériser les roches argileuses par des approches multi-échelles depuis son comportement mécanique et les propriétés physiques sont étroitement liées à la microstructure et les compositions minéralogiques. La présente thèse est consacrée à l'enquête micromécanique des argiles synthétiques artificielles obtenues par des essais de consolidation à haute pression dans le laboratoire avec la composition minérale et de la porosité sous contrôle pour réduire au minimum l'affection de la complexité des microstructures comme dans la nature argilo roches. essais de compression triaxiale avec des cycles de chargement-déchargement sont effectuées pour caractériser les comportements mécaniques et les propriétés de transport des fluides des argiles synthétiques. Le dispositif et les méthodes expérimentales développées sont ensuite utilisées pour caractériser la couche de roche argileuse morts-terrains dans une ingénierie pétrolière en Angola. Les données expérimentales permettent enfin l'application et la validation d'un modèle constitutif micromécanique à base de caractériser et de prédire les comportements mécaniques des argiles synthétiques. / Clayey rock, constituted by such minerals as clay, quartz and calcite, etc., is a typical porous medium under investigation worldwide in petroleum engineering, underground waste storage and mining science. It is important to characterize the clayey rocks by multi-scale approaches since its mechanical behavior and physical properties are closely related to its microstructure and mineralogical compositions. The present thesis is devoted to micromechanical investigation of the man-made synthetic clays obtained by high pressure consolidation tests in laboratory with mineral composition and porosity under control to minimize the affection of microstructural complexity as in nature clayey rocks. Triaxial compression tests with loading-unloading cycles are carried out to characterize both the mechanical behaviors and fluid transport properties of the synthetic clays. The developed experimental device and methods are then used to characterize the overburden clayey rock layer in a petroleum engineering in Angola. The experimental data finally allow the application and validation of a micro-mechanics based constitutive model to characterize and predict the mechanical behaviors of the synthetic clays.

La stabilité à court terme et à long terme sont deux aspects importants dans l'analyse de la stabilité des pentes. L'objectif de cette étude est de proposer des modèles numériques pour simuler le comportement mécanique à court terme et à long terme de la matrice rocheuse et joints rocheux. Pour la matrice rocheuse, un modèle élasto- endommagement qui prend les deux situations, de compression et de traction en compte est utilisé. Un paramètre est introduit pour mettre l'accent sur l'influence de la pression de confinement. Et puis un modèle de fluage de la matrice rocheuse qui compte le paramètre de dommages comme une variable dépendant du temps est proposé. Les résultats des simulations montrent un exact accord avec les résultats expérimentaux. Généralement, joints rocheux sont la partie la plus fragile dans les structures rocheuses. Pour joints rocheux, l'aspérité de la surface commune est représentée par un paramètre JRC. Ce paramètre est lié à l'angle de frottement, et donc affecte la rigidité en cisaillement de joint. Dans ce travail, un modèle constitutif est employé sur la base de cette théorie présentée, et le paramètre JRC est proposé comme une variable dépendante du temps, ce qui représente la dégradation de l’aspérité avec le passage du temps. Une simulation est réalisée et vérifiée que ce modèle est capable de décrire les phénomènes de fluage. Extended finite element method (XFEM) est introduit et appliqué dans le modèle de joint de décrire exactement l'état réel des joints. Une simulation d'une structure complexe est effectuée à la fin pour vérifier la capacité de simuler de ces modèles. / Short-term and long-term stability are two important aspects in analyzing slope stability. The objective of this study is to propose the numerical models to simulate the short and long-term mechanical behaviour of rock matrix and rock joint. For rock matrix, one elasto-damage model which takes both the compressive and tensile situations into account is employed. One parameter is introduced to emphasize the influence of confining pressures. And then one creep model for rock matrix which considering the damage parameter as a time-dependent variable is proposed. The simulation results show great agreement with experimental results. Generally, rock joints are the most fragile part in rock structures. For rock joint, the asperity of joint surface is represented by a parameter JRC. This parameter is related to the friction angle, and then affects the shear stiffness of joint. In this work, a constitutive model is employed based on this theory, and then the parameter JRC is proposed to be a time-dependent variable, which represents the graduate degradation of joint asperity with time passage. One simulation is performed and verified that this model is capable to describe creep phenomena. The extended finite element (XFEM) theory is introduced and applied in the joint model to exactly describe the real condition of joint. A simulation of one complicated structure is performed at last to verify the simulating ability of these models.