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Couplages multi-physiques

Mots clés : couplages multi-physiques, transferts dans les géomatériaux, poromécanique, couplages thermo-hydro-mécanique, sols non saturés.

Lorsqu’on s’intéresse aux sols naturels ou plus généralement aux géomatériaux, de nombreux processus physiques doivent être considérés. On parle alors de couplages multi-physiques pour signifier qu’une large gamme de phénomènes est prise en compte (isolément ou en interaction complexe) dans une modélisation. La thématique des couplages multi-physiques dans l’équipe GéoMécanique traite justement d’une variété de couplages dans les sols et les roches qui a comme point commun la prise en compte de la présence de fluide(s). Il s’agit de transferts dans les géomatériaux, de couplages thermo-hydro-mécaniques et de la mécanique des sols (fins ou grossiers) non saturés.
Les enjeux scientifiques portent d’une part sur la proposition de modèles originaux et surtout adaptés aux milieux multiphasiques complexes (les géomatériaux) ; d’autre part, sur la caractérisation microscopique par le biais d’expérimentations, d’imagerie tomographique, de modélisation théorique et de simulations numériques. Ainsi, les problématiques traitées sont pour parties fondamentales (i.e., très amont), ou alors proches de l’application pour certaines autres. On peut citer dans la première catégorie (études amont s’appuyant sur l’échelle microscopique pour aboutir à l’échelle macroscopique) :
-  Le développement de modèles de comportement hydromécaniques à double échelle abordé par trois angles différents : l’homogénéisation analytique (par développements asymptotiques), l’homogénéisation numérique (méthode FEM2), et enfin la caractérisation expérimentale sur une roche (argilite du Callovo-Oxfordien).
-  La caractérisation de l’hydro-texture des milieux granulaires (sables) non saturés abordée par l’observation expérimentale et numérique. Les observations expérimentales sont essentielles ; le challenge étant de développer des techniques d’imagerie et de traitement d’images. En complément, les simulations numériques fournissent un grand nombre de données quasiment inaccessibles par la mesure.
-  La modélisation en éléments discrets couplée à un modèle d’écoulement incompressible à l’échelle des porosités pour tenir compte de la présence et de la circulation de fluides dans les matériaux granulaires qui sont à la base de nombreuses problématiques dans les domaines du génie civil, du génie hydraulique et du génie pétrolier.