Les sols non saturés jouent un rôle important dans de nombreux domaines. En Génie Civil (stabilité des talus, fondations superficielles), en Ingénierie de l'environnement (transport de polluants par les eaux souterraines, enfouissement de déchets radioactifs), en Ingénierie des Réservoirs (subsidence suite aux pompages dans les champs pétroliers ou dans les nappes aquifères), etc. L'objet de la thèse est l'étude du comportement hydromécanique des sols fin non saturés, tels les limons et les argiles. Les phénomènes typiques du comportement de ces sols sont d'abord présentés avant d'aborder l'étude de leurs lois constitutives. Divers modèles sont passés en revue et un modèle unifié original est développé. Ensuite, une vaste gamme d'essais de laboratoire est analysée. Ils portent sur des sols saturés, quasi saturés et non saturés et concernent quatre matériaux: l'argile de Kruibeke, le limon de Gembloux, l'argile de Boom et la bentonite d'Almeria. Cette partie de la recherche conduit à une critique détaillée des procédures classiques d'essais de laboratoires sur les sols supposés saturés. Elle fournit également une base de données importante pour la calibration de la loi constitutive unifiée développée plus haut. Enfin, des simulations numériques, réalisées en aveugle, d'expériences n'ayant pas servi à la calibration permettent de valider ce modèle.

This thesis is dedicated to the study of structural and petroleum geology problems. To this purpose, a frictional elastoplastic law based on the Van Eekelen criterion is formulated, which avoids the classical drawbacks of the Drücker Prager criterion. Also, a 2D automatic adaptive re-meshing algorithm is developed for complex multidomains configurations, in order to overcome the limitation of the Lagrangian mesh. Details of the hydromechanical formulation implemented in the LAGAMINE FE code in a large strain context are presented. Application cases (reproduction of sandbox simulation, study of a hydrocarbon trap) concentrate on the study of the strain localisation and potential fracturation using different criteria. In the first case, re-meshing technique allowed to reproduce successfully analogue experiment of thrusting propagation. In the second case, a detailed study based on different initial conditions has brought new insight to the reactivated origin of some faults and has allowed to obtain information on the potential fracturing of the hydrocarbon reservoir unit. As an academic case, the study of anorthosite diapirism is carried out, which confirms the validity of the petrological model of diapirism. Eventually, the hydromechanical coupling effects between a layered porous medium and a fault are illustrated on a simple case.