Pour étudier le comportement mécanique des massifs rocheux, en prenant en compte le réseau des discontinuités au sein de la roche intacte, cette recherche a pour objectif la représentation du massif par des modèles géométriques basés sur des relevés de terrain et l'analyse de ces modèles par l'utilisation d'outils informatiques adaptés pour les milieux granulaires. Le premier chapitre fait l'état de l'art des roches fracturées, des méthodes numériques de la mécanique des roches et des approches du calcul de structure d'un tunnel. Ces études conduisent à la proposition d'une méthodologie depuis les recherches in situ jusqu'à la modélisation et l'analyse mécanique, présentée dans le deuxième chapitre. Le massif rocheux est d'abord représenté géométriquement par la distribution de ses discontinuités, et l'utilisation du logiciel RESOBLOK basé sur la méthode du Réseau de Fractures Discrètes. Les modèles mécaniques de massifs rocheux sont ensuite présentés à partir des données sur les études de l'histoire du massif, et des mesures faites sur site et en laboratoire. Les modèles numériques en 3D sont analysés par l'utilisation du logiciel LMGC90 basé sur la méthode de la Dynamique des Contacts Non Réguliers. Les premières applications de la méthodologie sont exposées : la création d'une roche numérique pour simuler un essai de compression triaxiale, et la simulation d'une excavation multi phases d'un tunnel au rocher. La méthodologie proposée a été appliquée sur le marbre blanc de Saint Béat (Haute Garonne, France) et les résultats préliminaires sont donnés dans le chapitre trois. Les réponses mécaniques de la roche numérique sont analysées et son comportement est caractérisé. / Aimed at studying the mechanical behaviour of rock mass and considering the presence of the discontinuity network in the intact rock, this research concentrates on how the rock can be represented in suitable geometrical models, on the basis of site measurements, and then appropriately analysed using computer tools developed for the study of granular media. The first chapter deals with a bibliographical study on fractured rock and tunnel engineering. Different computational methods of rock mechanics are introduced. Simultaneously, three principal approaches for tunnel structural design are recalled. These studies lead to the proposition of a methodology from the in situ investigation to in-door modelling and mechanical analysis, presented in the second chapters. The rock mass is first geometrically represented through the distribution of discontinuities in the rock mass and the use of the RESOBLOK code based on the Discrete Fracture Network method. Mechanical models of rock mass are then presented from the data of historical studies on the rock mass and from laboratory and in situ measurements. The 3D computational models are analysed using the LMGC90 based on the Non Smooth Contact Dynamics method. The first two applications of the methodology are introduced: the generation of the numerical rock for the simulation of the triaxial compression test, and the simulation of multi-phase excavation of rock tunnel. The proposed methodology has been applied on the white marble of Saint Béat (Haute Garonne, France) and the initial results are given in the third chapter. The mechanical responses of the numerical rock mass are analysed and the bulk behaviour of the rock is evaluated.

Les séismes le long de grandes failles crustales représentent un danger énorme pour de nombreuses populations. Le mécanique de ces failles est influencé par des zones endommagées qui entourent le coeur de faille. La fracturation dans ces zones contrôle chaque étape du cycle sismique. En effet, cette zone contrôle la mécanique de la rupture sismique, elle est un conduit pour les fluides, réagit chimiquement sous l'effet de fluides réactifs, et facilite la déformation pendant les périodes post- et inter-sismiques. Dans cette thèse de doctorat, des expériences de laboratoire ont été réalisées pour mieux comprendre 1) la façon dont l'endommagement est généré pendant le chargement transitoire co-sismique, 2) comment l'endommagement permet de mieux contraindre le chargement co-sismique le long de grandes failles, et iii) comment les fractures peuvent se cicatriser au fil du temps et contrôler l'évolution de la perméabilité et de la résistance mécanique de la faille.L'introduction de la thèse propose une revue critique de la littérature sur la génération de dommages co-sismiques et en particulier sur la formation des roches pulvérisées. Le potentiel de ces roches comme marqueur des déformations co-sismiques est discuté. Bien que ces roches pulvérisées soient prometteuses pour ces aspects, plusieurs questions restent ouvertes.L'une de ces questions concerne les conditions de chargement transitoire nécessaires pour atteindre la pulvérisation. Le seuil de taux de deformation pour atteindre la pulvérisation peut être réduit par des endommagemments progressifs, au cours de ruptures sismiques successives. Des barres de Hopkinson ont été utilisées pour effectuer des chargements dynamique successifs d'une roche cristalline (monzonite). Les résultats montrent que le seuil pour atteindre la pulvérisation est réduit d'au moins 50% lorsque des chargements successives sont imposés. Cette thèse discute aussi pourquoi les roches pulvérisées sont presque toujours observées dans des roches cristallines et peu dans des roches sédimentaires poreuses. Pour comprendre cette observation, des expériences à haute vitesse de déformation ont été effectuées sur des grès de Rothbach. Les résultats montrent que la pulvérisation des grains eux mêmes ne se produit pas dans les grès. L'endommagement reste se produit principalement à une échelle supérieure à celle grains, et des bandes de compaction sont observées. La compétition entre l'endommagement inter- et intra-granulaire est expliquée par les paramètres microstructuraux en combinant deux modèles micromécaniques classiques. Les microstructures observées dans les grès peuvent se former dans le régime quasi-statiques et aussi dans le régime dynamique. Par conséquent, il est recommandée d'être prudent lors de l'interprétation du mécanisme de deformation dans les roches sédimentaires proches de la surface. La dernière question abordée durant la thèse est la cicatrisation post-sismique de fractures co-sismiques. Des expériences ont été réalisées pour cicatriser des fissures par précipitation de calcite. Le but est l'étude du couplage entre l'augmentation de résistance mécanique de la roche fissurée et l'évolution de la perméabilité. Les échantillons fracturées ont été soumis à des conditions de pression et températures similaires de la croûte supérieure et à une percolation d'un fluide sursaturé en calcite pendant plusieurs mois. Ce couplage non-existe dans les premières étapes de la cicatrisation. Il est révélé par l'imagerie par tomographie aux rayons X que le scellement naissant des fractures se produit dans les porosités situées en aval de barrières d'écoulement, et donc dans des régions qui ne touchent pas les principales voies d'écoulement du fluide. Le découplage entre l'augmentation de résistance de la roche et la perméabilité suggère que les zones d'endommagement peu profondes dans les failles actives peuvent rester des conduits actifs pour les fluides plusieurs années après un séisme. / Earthquakes along large crustal scale faults are a huge hazard threatening large populations. The behavior of such faults is influenced by the fault damage zone that surrounds the fault core. Fracture damage in such fault damage zones influences each stage of the seismic cycle. The damage zone influences rupture mechanics, behaves as a fluid conduit to release pressurized fluids at depth or to give access to reactive fluids to alter the fault core, and facilitates strain during post- and interseismic periods. Also, it acts as an energy sink for earthquake energy. Here, laboratory experiments were performed to come to a better understanding of how this fracture damage is formed during coseismic transient loading, what this fracture damage can tell us about the earthquake rupture conditions along large faults, and how fracture damage is annihilated over time.First, coseismic damage generation, and specifically the formation of pulverized fault damage zone rock, is reviewed. The potential of these pulverized rocks as a coseismic marker for rupture mechanisms is discussed. Although these rocks are promising in that aspect, several open questions remain.One of these open questions is if the transient loading conditions needed for pulverization can be reduced by progressively damaging during many seismic events. The successive high strain rate loadings performed on quartz monzonites using a split Hopkinson pressure bar reveal that indeed the pulverization strain rate threshold is reduced by at least 50%.Another open question is why pulverized rocks are almost always observed in crystalline lithologies and not in more porous rock, even when crystalline and porous rocks are juxtaposed by a fault. To study this observation, high strain rate experiments were performed on porous Rothbach sandstone. The results show that pervasive pulverization below the grain scale, such as observed in crystalline rock, does not occur in the sandstone samples for the explored strain rate range (60-150 s-1). Damage is mainly occurs at a scale superior to that of the scale of the grains, with intragranular deformation occurring only in weaker regions where compaction bands are formed. The competition between inter- and intragranular damage during dynamic loading is explained with the geometric parameters of the rock in combination with two classic micromechanical models: the Hertzian contact model and the pore-emanated crack model. In conclusion, the observed microstructures can form in both quasi-static and dynamic loading regimes. Therefore caution is advised when interpreting the mechanism responsible for near-fault damage in sedimentary rock near the surface. Moreover, the results suggest that different responses of different lithologies to transient loading are responsible for sub-surface damage zone asymmetry.Finally, post-seismic annihilation of coseismic damage by calcite assisted fracture sealing has been studied in experiments, so that the coupling between strengthening and permeability of the fracture network could be studied. A sample-scale fracture network was introduced in quartz monzonite samples, followed exposure to upper crustal conditions and percolation of a fluid saturated with calcite for several months. A large recovery of up to 50% of the initial P-wave velocity drop has been observed after the sealing experiment. In contrast, the permeability remained more or less constant for the duration of the experiment. This lack of coupling between strengthening and permeability in the first stages of sealing is explained by X-ray computed micro tomography. Incipient sealing in the fracture spaces occurs downstream of flow barriers, thus in regions that do not affect the main fluid flow pathways. The decoupling of strength recovery and permeability suggests that shallow fault damage zones can remain fluid conduits for years after a seismic event, leading to significant transformations of the core and the damage zone of faults with time.

Pour évaluer la température d’enfouissement subie par les roches sédimentaires, une large gamme de géothermomètres est disponible, basés sur les constituants organiques ou minéralogiques de ces roches. Comme pour toutes les techniques expérimentales, elles présentent des avantages et des inconvénients. Dans cette thèse, nous utilisons une approche magnétique pour estimer la température d’enfouissement. Dans une première partie, nous avons étudié l’assemblage magnétique de puits sélectionnés à travers le monde pour mieux caractériser le géothermomètre magnétique MagEval. Deux calibrations ont pu être établies. Pour décrire la relation entre la température maximale d’enfouissement subie par les roches et leur assemblage magnétique, nous avons réalisé des expériences de chauffe en laboratoire de 50 à 130°C sur des argilites non métamorphosées. Les chauffes expérimentales ont montré que des nanominéraux magnétiques sont continuellement produits avec la température. Dans une deuxième partie, nous avons étudié les propriétés magnétiques des roches sédimentaires dans deux sites géologiques analogues pétroliers : le bassin des Grès d’Annot dans le SE de la France (température d’enfouissement 60-250°C) et les chaînes plissées de la Valley & Ridge Province dans les Appalaches, Etats-Unis (température d’enfouissement _120-200°C). Ces études suggèrent une évolution des principaux minéraux magnétiques avec la température. Magnétite, nanogoethite et pyrrhotite sont principalement formées. Les différents résultats obtenus dans cette thèse nous ont permis de proposer une évolution des minéraux magnétiques en fonction de la maturité des roches et de la température. / To evaluate the burial temperature experienced by sedimentary rocks, a wide range of geothermometers is available, based on both organic and inorganic constituents of these rocks. Like all experimental techniques, they show limitations. In this thesis, we used a magnetic approach to estimate burial temperature. In a first part, we studied the magnetic assemblage of selected boreholes over the world to better characterize the magnetic geothermometer MagEval. Two calibrations were established. To assess the relationship between the peak burial temperature experienced by the rocks and their constitutive magnetic minerals, we conducted laboratory heating experiments from 50 to 130°C on unmetamorphosed claystones. The experimental heating showed that nano magnetic minerals are continuously produced with temperature. In a second part, we investigated rockmagnetic properties of sedimentary rocks from two geological plays of petroleum interest : the Grès d’Annot basin in SE France (burial temperature 60-250°C) and the fold-and-thrust belts of the Valley & Ridge Province in the Appalachians, USA (burial temperature _120-200°C). These studies suggested an evolution of the main magnetic minerals with temperature. Magnetite, nanogoethite and pyrrhotite are mainly formed. All the conducted analyses lead us to propose an evolution of the magnetic minerals as a function of the maturity of the rocks and temperature.

La déshydratation, l’oxydation et la fracturation sont les trois principaux processus couplés subis par l’argilite callovo-oxfordienne recoupée par les galeries du Laboratoire Souterrain de Meuse/Haute-Marne de l'Andra lors de l'excavation de galeries. Une série de forages à différents temps après l'ouverture de la galerie a permis d'étudier l'évolution des perturbations en fonction du temps, jusqu'à 18 mois. Les profils de teneur en eau et les analyses isotopiques montrent une déshydratation en surface des parois d'environ 50%. Le front de déshydratation est rapidement sub-stationnaire car il résulte d'un équilibre entre la recharge par l'eau de la formation et l'évaporation imposée par la pression partielle de l'eau dans l'air de la galerie. La zone perturbée affecte principalement les premiers 70 cm, et ne se fait plus sentir à partir de 1 m 50. L’oxydation des pyrites provoque la formation de fluides sulfatés acides qui dissolvent les minéraux environnants, libèrent dans la solution des ions Ca2+, K+ et Na+ puis lors de la déshydratation de l’argilite, l'évaporation de l'eau porale induit la précipitation de minéraux sulfatés principalement. La dégradation de la matière organique dans les conditions des galeries montre une dégradation limitée, due soit à une oxydation très discrète, soit à une dégradation lente non détectable aux temps courts. Une série d'expérience de mise en équilibre d'eau avec une roche plus ou moins oxydée a permis d'évaluer l'impact de la présence des phases minérales néoformées sur les caractéristiques chimiques des eaux de réhydratation. Cette approche expérimentale a été confrontée aux résultats de modélisation géochimique. Les résultats obtenus permettent de mieux préciser les caractéristiques géométriques, minéralogiques et physico-chimiques de cette zone perturbée qui est susceptible d'évoluer par la suite en condition de réhydratation et d'élévation de température lors du stockage / Dehydration, oxidation, and fracturing are the three main and coupled processes underwent by Callovian-Oxfordian argillite cut by the galleries of the Laboratoire Souterrain of Meuse / Haute-Marne of Andra during the excavation. Several boreholes drilled at different times after the opening of the gallery were used to study the evolution of disturbances with time up to 18 months. Profiles of water content and isotopic analysis show dehydration at the surface of the walls of about 50%. The area of dehydration is rapidly sub-stationary because it results from a balance between the suction by the pore water and the evaporation imposed by the partial pressure of water in the air of the gallery. The disturbed area mainly affects the first 70 cm, and not exceeds 1 m 50. The oxidation of pyrite causes the formation of acid sulphate fluids which dissolve the surrounding minerals in the solution, release Ca2+, K+ and Na+ in the pore water then during the dehydration of argillite, the evaporation of the pore water leads to the precipitation of sulphate minerals mainly. The degradation of organic matter in the galleries shows a limited deterioration due to a very moderate oxidation or the slow degradation is not detectable at short times. Several experiments of equilibration between more or less oxidized samples and water were used to evaluate the impact of the presence of new-formed mineral phases (sulphates) on the chemical composition of the rehydration water. This experimental approach has been compared to results of geochemical modelling. The results obtained allow us to define geometrical, mineralogical and physico-chemical properties of the disturbed zone which could evolve thereafter during rehydration and temperature rise in storage condition

Ces travaux de recherche s’inscrivent dans le cadre des études de faisabilité du stockage du dioxyde de carbone en couches géologiques profondes, et portent plus particulièrement sur l’évolution des propriétés de confinement de roches-couvertures de type argilite, soumises à des fluides enrichis en CO2. Pour ce faire, les argilites de Tournemire (Aveyron, France) ont été utilisées comme roches analogues, après avoir identifié leurs possible points de faiblesse vis-à-vis du stockage, à savoir leur minéralogie, la présence de fissures naturelles remplies de calcite et la présence d’interfaces ciment/argilite attendues au niveau des puits d’injection rebouchés. Le montage expérimental de type « diffusion à travers » a été adapté pour permettre d’estimer (i) la possible modification des paramètres de transport diffusif enregistrés, avant et après attaque acide, pour les différents traceurs radioactifs (tritium et chlore-36) et non-radioactifs (deutérium et bromure) utilisés pour caractériser les échantillons d’argilite de Tournemire et de pâte de ciment et (ii) l’évolution des compositions chimiques des solutions contenues dans les réservoirs amont et aval des cellules de diffusion au cours des attaques acides. Enfin, l’analyse des solides a été réalisée pour partie par MEB-EDS, µTomographie-X et DRX. Tout d’abord, pour l’ensemble des échantillons étudiés, les valeurs des paramètres de transport déterminées avant attaque acide (coefficient de diffusion effectif et porosité) sont cohérentes avec celles de la littérature. En outre, il apparaît que tous les matériaux ont fortement réagi aux attaques acides. Ainsi, les argilites ont vu leurs paramètres de diffusion augmenter jusqu’à un facteur deux, notamment pour les traceurs anioniques, et ce, quelque soit la proportion de minéraux carbonatées présents initialement dans les échantillons d’argilite. Les observations post-mortem ont permis l’identification d’une zone de dissolution des minéraux carbonatés en leur au sein, mais dont l’extension (400 µm au maximum) ne peut à elle seule expliquer cette importante dégradation des propriétés de confinement. Seuls des phénomènes non observables à l’échelle d’investigation, tels des effets de digitation au sein du réseau poreux pourraient en être à l’origine. Par ailleurs, les échantillons d’argilites recoupés par des fissures naturelles ont systématiquement développé des courts-circuits hydrauliques, qui s’expliquent par la mise en place d’un processus de chenalisation préférentielle au sein même de la fissure, observé au MEB-EDS et par µTomographie X. De plus, les matériaux cimentaires ont vu leurs propriétés de confinement améliorées, et ce, plus le fluide d’attaque était proche de la neutralité. Ceci est lié à l’apparition d‘une croûte de calcite d’environ 30 µm d’épaisseur, situé à l’avant d’une zone de dissolution, dont l’épaisseur est proportionnelle à la quantité d’acide en solution. Cette croûte imperméable, obstruant la porosité, serait responsable de la diminution des paramètres de diffusion, observée à l’échelle de l’échantillon, ainsi que le reproduisent les simulations numériques. Enfin, les interfaces ciment/argilites n’ont pas révélé de changement de leurs propriétés de confinement à l’échelle globale, la dégradation des argilites étant compensé par l’aggradation du ciment via la formation de cette croûte de calcite. / This research is part of the studies of feasibility of CO2 storage in deep geological strata, focusing more particularly on the evolution of the confinement properties of cap-rocks type argillite subjected to CO2 enriched fluids. The argillite of Tournemire (Aveyron, France) were used as analog rocks, having identified what their weak points could be face to storage, namely their mineralogy, natural fractures filled with calcite and the presence of interfaces cement / argillite expected in filled injection wells. The "through diffusion" experimental setup has been adapted to estimate (i) the possible modification of diffusive transport parameters recorded before and after acid attack for different radioactive tracers (tritium and chlorine-36) and non-radioactive tracers (deuterium and bromide) used to characterize samples of argillite of Tournemire and cement paste and (ii) the evolution of the chemical compositions of the solutions in the upstream and downstream reservoirs of diffusion cells during acid attacks. Finally, the analysis of solids was carried out in part by SEM-EDS, XRD and X-μTomographie. Firstly, for all the samples studied, the values of the transport parameters determined before acid attack (effective diffusion coefficient and porosity) are consistent with those of the literature. In addition, it appears that all materials have reacted strongly to acid attacks. Thus, argillites saw their diffusion parameters increase up to a factor of two, especially for anionic tracers, and, whatever the proportion of carbonate minerals initially present in samples of argillite. The post-mortem observations have led to the identification of a zone of dissolution of carbonate minerals in them, but whose extension (400 microns or less) can not alone explain the significant degradation of the containment properties. Only unobservable phenomena during investigation scale, such as wormhole effects in porous network could be the cause. In addition, the samples of argillite intruded by natural fractures have systematically developed hydraulic short circuits, which can be explained by the introduction of a process of preferential channeling within the fracture observed by SEM-EDS and X. μTomographie In addition, the more close to neutral was the fluid attack the more cementitious materials saw their confinement properties improved. This is related to the appearance of a crust of calcite about 30 microns thick on the front of a dissolution zone, the thickness of which is proportional to the amount of acid in solution. This waterproof crust, clogging the pores, would be responsible for the decrease in diffusion parameters observed across the sample, and as numerical simulations reproduce it. Finally, the interface cement / claystone showed no change in their confinement properties on a global scale, the degradation of clays being offset by aggradation cement via the formation of the crust of calcite.

La diversité des roches utilisées au cours du Mésolithique et du Néolithique sur le Massif armoricain a engendré la mise sur pied par les populations de différents modes de gestion du débitage et des produits. Cette dissemblance de traitement est fortement influencée par la position des affleurements géologiques et la complexité des caractères structuraux et mécaniques des roches. Elle concoure alors à l'entretien des systèmes culturels régionaux (Retzien et Téviécien) et sous-régionaux (faciès stylistiques) du Mésolithique final. La majeure partie des roches travaillées est importée à moins de vingt kilomètres. En raison de l'explosion des réseaux économiques, l'exploitation des matériaux autres que le silex devient anecdotique au Néolithique. En Bretagne, le Villeneuve-Saint-Germain est marqué par une forte importation de silex provenant des marges orientales du Massif armoricain. Dans les Pays de la Loire, les roches locales de bonnes fabriques occupent toujours une place de choix dans l'industrie. Dès la seconde phase du Néolithique moyen, les roches allochtones ne sont plus destinées à l'usage commun, suite l'arrivée de produits en roches tenaces et à forte valeur ajoutée. Le débitage commun est alors marqué par une forte production d'éclats en roches locales, d'où la restriction des territoires d'exploitation qui s'exprime fortement au Néolithique récent.

Le principal objectif de ce travail est l'étude de l'endommagement et de la propagation de la fissuration dans des roches pour prédire leur rupture en utilisant les paramètres d'émission acoustique (EA). Nous avons étudié l'endommagement mécanique et thermique sur des roches de type gabbro et granite, soumises à des contraintes uniaxiales, afin d'identifier un modèle de variation de l'EA avant rupture qui pourrait être corrélé aux mesures faites avant un tremblement de terre. Afin de comparer l'effet de la température et l'effet d'un chargement mécanique sur les paramètres de l'EA, des essais de compression simple ont été réalisés sur des échantillons endommagés thermiquement et des échantillons endommagés mécaniquement sous fort confinement. Nous avons effectué lors de ces essais des mesures d'EA, des mesures de vitesse des ondes élastiques et une étude microscopique post mortem sur les éprouvettes. Par ailleurs, afin de comparer les paramètres de l'EA sous chargement de compression uniaxiale et sous chargement de traction indirecte, quelques essais brésiliens ont été effectués. L'analyse du nombre d'évènements acoustiques et de l'accumulation d'énergie en fonction du temps, montre que le paramètre d'énergie est plus efficace pour caractériser la propagation des fissures et pour prédire la rupture. Sur la base du paramètre d'énergie, au moins trois étapes de forte activité acoustique sont distinguées : la première se situe à environ 25% de la contrainte maximum admissible et la seconde apparaît à 60 %. La dernière étape apparaît vers 95% de la contrainte maximum. Les étapes observées sont analogues aux seuils de contrainte-déformation présentés par Martin (1993) à savoir: l'initiation de la fissuration (σci), la propagation d'endommagement (σcd) et la contrainte maximum dans la roche (σucs). Durant un essai Brésilien trois étapes sont aussi clairement enregistrées. <br />La comparaison des données sur les émissions acoustiques entre des échantillons intacts et des échantillons endommagés en température, montre une différence considérable du nombre des événements acoustiques. Les résultats d'EA des échantillons intacts et traités thermiquement en dessous de 600°C sont comparables. Par contre, il existe une différence significative entre les mesures de l'EA faites sur les échantillons chauffés à plus de 600°C et celles faites sur un échantillon non chauffé. Sur la base de tous les paramètres que nous avons étudiés, nous avons constaté que 600°C est une température critique qui engendre des dégradations physiques et mécaniques (résistance et module d'élasticité), dues au chargement thermique, sur ce type de gabbro. Enfin, nous avons observé que l'endommagement dû à un chargement triaxial sous fortes contraintes de confinement (650 MPa) avait moins d'effet que l'endommagement induit par un chargement thermique.

La dégradation thermique des hydrocarbures dans des gisements conduit à la formation de gaz et<br />d'un résidu insoluble carboné, connu sous le nom de pyrobitume, dont la présence réduit<br />considérablement la porosité et la perméabilité des réservoirs pétroliers.<br />Cette thèse concerne l'étude géochimique et pétrographique d'une série de bitumes naturels<br />d'Angola et d'Abu Dhabi, ainsi qu'une approche expérimentale de maturation artificielle de<br />bitume solide immature et de l'huile brute par la pyrolyse au milieu fermé.<br />La formation du pyrobitume dépend fortement de la composition du précurseur d'huile. Le<br />contenu en NSO a une forte influence sur le seuil de la température de formation, et le<br />rendement de pyrobitume. Il semble y avoir au moins deux mécanismes de formation du<br />pyrobitume : les huiles « normales » subissent un craquage et une condensation, alors que celles<br />riches en NSO, plutôt une insolubilisation prématurée par polymérisation.

DANS LE CADRE DES ETUDES DE FAISABILITE DU STOCKAGE DES DECHETS RADIOACTIFS EN COUCHES GEOLOGIQUES PROFONDES, L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA PERMEABILITE DE LA COUCHE HOTE EN FONCTION DE L'ENDOMMAGEMENT EST PRIMORDIALE. CE TRAVAIL A CONSISTE D'UNE PART, A ETUDIE EXPERIMENTALEMENT L'ENDOMMAGEMENT DE DEUX ROCHES ARGILEUSES (MARNE DE BEAUCAIRE ET ARGILITE DE L'EST) A L'AIDE DES TECHNIQUES DE MICRO TOMOGRAPHIE A RAYONS X, ET D'AUTRE PART, A DEVELOPPER UNE INSTALLATION TRIXIALE HAUTE PRESSION ADAPTEE AUX MESURES DE PERMEABILITE SUR DES ROCHES DE TRES FAIBLES PERMEABILITES.DES INSTALLATIONS TRIAXIALES ORIGINALES ONT ETE REALISEES AFIN DE CARACTERISER SOUS CHARGEMENT DEVIATOIRE L'ENDOMMAGEMENT DES ROCHES ARGILEUSES A L'AIDE DE LA MICRO TOMOGRAPHIE A RAYONS X SUR UNE LIGNE SYNCHROTRON A L'ESRF (GRENOBLE). L'ENDOMMAGEMENT LOCALISE ET SON EVOLUTION EN COURS D'ESSAI, ONT AINSI PU ETRE CARACTERISES A UNE ECHELLE FINE (DE L'ORDRE DE LA DIZAINE DE MICRONS). LES TECHNIQUES DE CORRELATION D'IMAGES NUMERIQUES ETENDUES AUX IMAGES TRIDIMENSIONNELLLES ONT ETE UTILISEES POUR MESURER LES CHAMPS INCREMENTAUX DE DEFORMATION ET ONT MONTRE LEUR INTERET DANS L'ETUDE DE L'ENDOMMAGEMENT LOCALISE DANS LES GEOMATERIAUX ET NOTAMMENT DE SON EVOLUTION.ENFIN, UNE INSTALLATION TRIAXIALE HAUTE PRESSION A ETE REALISEE POUR MESURER L'EVOLUTION DE LA PERMEABILITE DE L'ARGILITE DE L'EST EN FONCTION DU NIVEAU DE CONTRAINTES (ISOTROPE ET DEVIATOIRE) APPLIQUEES. SA PARTICULARITE EST LA PETITE TAILLE DES ECHANTILLONS (CYLINDRES DE 10MM DE DIAMETRE ET 20MM DE HAUTEUR) AFIN DE REDUIRE LES TEMPS D'ESSAIS.

Le solution du stockage des déchets nucléaires en formations géologique profondes est de plus en plus envisagée. Au cours des travaux d'excavation la barrière naturelle est soumise à des sollicitations de déconfinement qui peuvent induire un endommagement important, et mener localement le matériau à la rupture. Les conditions d'écoulement des fluides et la perméabilité du massif peuvent se trouver fortement modifiées du fait de cet endommagement, mettant ainsi en jeu la sûreté du site. Notre travail de recherche a consisté en la caractérisation expérimentale du comportement hydromécanique de deux roches argileuses : l'argile de Boom (site de Mol, Belgique) et l'argile à Opalinus (site du Mont Terri, Suisse). Des essais triaxiaux axisymétriques en condition saturée ont été réalisés afin d'étudier l'évolution de la perméabilité de ces deux roches en fonction de la contrainte isotrope et du déviateur des contraintes. Les roches argileuses sont des géomatériaux aux comportements complexes liés à de nombreux processus couplés. L'existence d'interactions physico-chimiques fortes entre le fluide et les particules solides et la très faible perméabilité de ces matériaux ont nécessité l'adaptation du dispositif expérimental. Enfin des procédures spéciales de mesures de la perméabilité et de détection de la localisation de la déformation en bandes de cisaillement ont été développées. Nous montrons que la rupture par localisation de la déformation ne modifie pas significativement la perméabilité de l'argile de Boom. En revanche, pour l'argile à Opalinus une forte augmentation de la perméabilité est mise en évidence dans le cas d'une importante fracturation sous faible confinement.