Th. doct.--Sci. de la terre--Paris 6, 1998. / Bibliogr. f. 259-271. Résumé en français et en anglais. 1999 d'après la déclaration de dépôt légal.

La caractérisation des discontinuités mineures à l’échelle d’une galerie est cruciale en ingénierie minière, car elles contribuent à augmenter localement la perméabilité d’un massif rocheux et engendrer des instabilités structurales. L’utilisation de modèles discrets de joints (DFN) permet une représentation fidèle de ces conditions structurales. Cependant, les cartographies linéaires traditionnellement utilisées pour acquérir les intrants sont coûteuses en temps et entrainent des biais de mesures. Des logiciels disponibles commercialement reposant sur la photogrammétrie permettent d’opter pour la cartographie numérique surfacique. Les travaux réalisés permettent de confirmer que cette méthodologie réduit les biais engendrés par la cartographie linéaire. Lorsqu’intégrée à la calibration des modèles DFN de Baecher et de Veneziano, l’approche surfacique permet une représentativité statistique des conditions structurales d’orientation, de longueurs traces et d’intensité de fracturation observées sur le terrain. L’utilisation de DFN calibrés permet d’évaluer la conductivité hydraulique et le potentiel de génération d’instabilités structurales à l’échelle d’une galerie minière.

La modélisation de la déformation, de la rupture et de la fracturation des milieux rocheux représente un enjeu majeur dans de nombreux domaines scientifiques et pratiques, notamment pour l'exploitation des réservoirs fracturés. Cependant, cette modélisation se heurte à la mauvaise connaissance des lois constitutives, ce qui rend particulièrement importantes les approches expérimentales et en particulier la modélisation physique, qui est au coeur de ce travail.<br /> Nous avons développé une technique originale d'une telle modélisation, basée sur un nouveau matériau Crack1 à l'échelle physique par rapport à une roche réservoir typique: le calcaire. Un programme étendu d'expérimentation avec les modèles de Crack1 a été réalisé avec un dispositif de chargement poly-tridimensionnel. Ce dispositif combine à la fois la simplicité et l'efficacité des solutions réalisées pour la réduction et l'élimination complète de la friction aux bords des modèles. Les résultats principaux peuvent être résumés de la façon suivante:<br />1.Des réseaux de diaclases ont été reproduits pour la première fois dans des conditions de chargement homogènes.<br />2.Les diaclases se forment, dans nos expériences, sous une compression triaxiale. Elles ne sont donc pas des fractures en Mode I. <br />3.Les figures fractographiques visibles sur les surfaces des diaclases naturelles et celles obtenues dans les modèles sont très similaires, ce qui suggère que la similarité physique est assurée pas seulement à macro-échelle, mais aussi à micro-échelle.<br />4.L'espacement S entre les diaclases ne dépend pas de l'épaisseur du modèle , contrairement au concept de « saturation » largement adopté dans la littérature et les modèles de réservoirs. Il a été démontré que S est contrôlé par l'état des contraintes imposé et la déformation accumulée du modèle.<br />5.Nous avons pu également reproduire dans des modèles les couloirs fracturés dont la formation est contrôlée par la rigidité des contacts aux limites de l'unité mécanique affectée par la fracturation.<br />6.L'augmentation de la pression moyenne appliquée au modèle résulte en un changement du style de la fracturation, qui évolue de manière continue des diaclases vers des fractures «obliques » conjuguées.<br />7.L'analyse des conditions de cette transition à partir de la théorie de la bifurcation de la déformation montre qu'elle est associée à la réduction du facteur de dilatance β de Crack1 avec l'augmentation de la pression p (ce type de dépendance β (p) est également connu pour les roches réelles).<br />Les résultats obtenus confirment donc que les lois constitutives contrôlent directement la fracturation. Des études expérimentales plus larges doivent désormais être menées pour contraindre ces lois dans toute leur complexité et avec une précision nécessaire.

Dans le cadre du projet de cartographie hydrogéologique des aquifères fracturés des basses-terres du St-Laurent du sud-ouest du Québec (AFSOQ), la caractérisation in situ des milieux fracturés a été effectuée à l'aide de diagraphies géophysiques. L'analyse et l'interprétation de ces diagraphies géophysiques ont permis de lever les indéterminations lithologiques qui existaient dans les puits non échantillonnés. Les contacts lithoiogiques ont bien été identifiés entre les formations de compositions minéralogiques différentes. En outre, des corrélations lithologiques entre les puits à l'échelle régionale basées sur les mesures du rayonnement gamma naturel et de la résistivité électrique ont été possibles. Les discontinuités telles les fractures qui ont été identifiées dans les puits à l'aide des outils diagraphiques d'imagerie acoustique et optique peuvent l'être également à l'aide de la combinaison des diagraphies conventionnelles et acoustiques. Les familles de fractures identifiées et caractérisées dans les puits et celles décrites directement en surface sont semblables malgré des méthodes d'auscultation différentes. Les diagraphies géophysiques ont aussi permis de mettre en évidence les fractures perméables dans la plupart des puits sondés, Ces outils de caractérisation in situ des milieux fracturés devraient être davantage utilisés lors des études hydrogéologiques. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2019

Ce travail de thèse est dédié à l'étude des liens génétiques existant entre les plis et les fractures formés dans la croûte terrestre superficielle, i.e., dans le domaine élastique/fragile. Ce problème est abordé à la fois d'un point de vue académique et dans la perspective d'une amélioration de l'exploration et de la production des réservoirs naturels (eau et hydrocarbures). <br />Les principaux résultats de ce travail sont les suivants :<br />- Une classification originale des relations entre plis et fractures est établie sur la base d'études comparatives de terrain. La cinématique et les origines mécaniques des différentes associations observées sont discutées, ainsi que de possibles implications au niveau de la dynamique dans les réservoirs plissés fracturés sont proposées.<br />- Le rôle prédominant de zones de fractures appelées articulations sur l'accommodation de la courbure des plis est démontré par de nombreuses études de terrain. Une typologie de ces zones de fractures est proposée sur la base d'exemples naturels et leur origine mécanique est discutée. L'origine mécanique de ces articulations est précisée dans une étude expérimentale. On utilise des multicouches de paraffine cassante, sollicités dans un dispositif de chargement original. Ce dispositif permet une étude paramétrique des conditions de chargement et de la structure du multicouche, tout en autorisant l'observation en continu de la déformation. Les paramètres les plus importants contrôlant la distribution des articulations et leur évolution géométrique sont la pression de confinement et la friction interfaciale dans le multicouche.<br />- On présente en outre une étude de cas intégrant l'ensemble des résultats et des concepts. Il s'agit de l'anticlinal de la Montagna della Majella (Italie), qui représente un analogue de réservoir plissé/fracturé.<br />- Des implications des résultats précédents aux problèmes des écoulements dans les réservoirs sont discutées.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.