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Thèmes de recherche
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Physique des roches ‘approche expérimentale’
- Rupture silencieuse dans le marbre de Carrara
- Micro-mécanisme de la compaction des carbonates poreux
Physique des roches ‘approche théorique'
- Quantification de l’endommagement pendant la déformation des roches poreuses
- Interprétation des bandes de compaction dans le cadre de la théorie de la bifurcation
Hydrologie-hydrogéologie
Transition fragile – ductile dans les grès poreux
Photographie d’échantillons après
déformation. La pression de confinement était de 12 MPa
pour le premier, et 90MPa pour le dernier. Cette image montre
l’effet de la contrainte moyenne sur la nature de localisation.
Pour des pressions de confinement inférieures à 30 MPa,
le comportement de la roche est fragile, la déformation se
localise sous forme de bandes de cisaillement. Pour des pressions de
confinement supérieures à 40 MPa, la déformation
de la roche se localise sous la forme de bandes de compaction (en
blanc), qui se forment perpendiculairement à la contrainte
compressive principale (verticale) (Fortin et al. 2005, IRJM).
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Dispositif expérimental du laboratoire de Géologie de l’ENS
Evolution des vitesses d’onde P pendant la compaction d’un
grès poreux. Les mesures des vitesses de propagation des ondes
élastiques de compression et de cisaillement pendant la
déformation de la roche apportent des informations
complémentaires aux mesures de déformations statiques de
la roches. Le principe consiste à évaluer le temps de
propagation d’une impulsion de compression (pour les ondes P) ou
de cisaillement (pour les ondes S) à travers
l’échantillon. Un premier transducteur, placé sur
l’échantillon, injecte une oscillation mécanique de
courte durée dans le matériau (de fréquence f~1MHz)
émise par un générateur de fonction. Un second
transducteur, diamétralement opposé, enregistre cette
oscillation. Les signaux d’entrée et de sortie sont
visualisés sur l’oscilloscope, puis le signal est
enregistré par un logiciel. La vitesse est alors déduite
du temps de propagation. La distance de propagation est corrigée
de la déformation radiale.
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Etude de la formation d’une bande de compaction par relocalisation des Emissions Acoustiques (AE)
Le
mode de rupture, par bandes de cisaillement a longtemps
été le seul étudié. Ce mode de rupture
observé fréquemment dans la nature est bien compris
d’un point de vue théorique et mis en évidence
d’un point vue expérimental. L’article de [Mollema
and Antonellini, 1996] a remis en question les différents modes
de rupture. Les auteurs ont en effet observé dans le sud de
l’Utah des bandes de compaction. Les observations sont faites sur
un affleurement de grès.
En collaboration avec Sergei Stanchits et Georg Dresen
(GeoforschungZentrum de Potsdam), nous avons enregistré, puis
relocalisé les émissions acoustiques pendant la formation
de bandes de compaction dans le grès de Bleurswiller. Les
résultats montrent qu’au cours du chargement, les
événements (en jaune sur la figure de droite) sont dans
un premier temps localisés aux interfaces entre
l’échantillon et les embases métalliques
(friction). Ensuite la relocalisation des émissions
acoustiques montrent des amas d’événements
distribués aléatoirement dans la roche. Les
émissions acoustiques se propagent alors, à partir de ces
amas, dans une direction perpendiculaire à la contrainte
principale (en bleu et rouge). La figure de droite est une coupe de
l’échantillon après deformation (les zones noires
sont un artefact). Dans cette image, les bandes de compaction
apparaissent en blanc. On note un très bon accord, entre les
deux images (zone a,b,c). (Fortin et al. Journal of Geophysical
Research, 2006).
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Les Emissions Acoustiques (AE) en quelques mots
Le suivi de la fissuration par les émissions acoustiques (AE) a
fait l’objet de nombreuses études (cf, par exemple,
les travaux de Lockner). Les différentes analyses des AE pendant
la déformation fragile des roches, montrent que la propagation
de la fracture est le résultat d’interactions complexes de
micro-fissures en tête de fracture qui se propagent sur un plan
de l’échantillon. Le principe de l’expérience
est le suivant : sur un échantillon cylindrique de hauteur 100mm
et de diamètre 50mm, on colle 12 capteurs
piézoélectriques (en jaune sur la figure de gauche).
Lorsqu’un grains se casse, ou qu’une fissure apparaît
(en rouge sur le schéma de droite), il y a émission
d’une onde qui va être enregistré par les 12
capteurs. Connaissant la vitesse dans le milieu, il est alors possible
à partir des temps d’arrivé de relocaliser
l’événement.
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Caractérisation
hydrodynamique de sols altérés sur roches volcaniques
(archipel Galápagos, Équateur)
De nombreuses études se sont intéressées à
la caractérisation des sols en milieu insulaire volcanique, mais
le lien avec la capacité d’infiltration de ces sols a
été moins étudié du fait de la grande
variabilité de celle-ci dans le temps et dans l’espace.
L’archipel volcanique des îles Galápagos,
situé dans l’océan Pacifique à environ 1000
km de l’Équateur, constitue un terrain
d’étude très intéressant pour la
caractérisation du lien entre nature des sols,
pluviométrie et infiltration. En effet, il existe sur les
îles un gradient orographique des précipitations,il pleut
en moyenne trois fois plus en altitude qu’à la côte.
Les profils de sol sont très différents en fonction de
l’altitude, ils peuvent atteindre 2 mètres de haut
à 500 m d’altitude tandis qu’ils sont quasiment
inexistants à la côte. Les résultats de cette
étude menées sur deux îles de l’archipel,
Santa Cruz et San Cristóbal, ont montré qu’il
existait une corrélation entre altitude, conductivité
hydraulique, porosité et natures des sols.
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EN ESSAYANT CONTINUELLEMENT ON FINIT PAR RÉUSSIR.
DONC PLUS CA RATE, PLUS ON A DE CHANCES QUE CA MARCHE.
Devise Shadok
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