Physique des roches

Physique des roches

Intervenants : Coefficient Crédits ECTS Heures UE
Patrick BAUD
Michael HEAP
Olivier LENGLINE
2 3 40 optionnelle

En géophysique il est important d’avoir une bonne connaissance des propriétés physiques des roches pour nombre de problèmes fondamentaux (mécanique des séismes) et appliqués (production de réservoirs à hydrocarbures, caractérisation de sites de stockage souterrains, exploitation de ressources hydrauliques ou géothermiques). L’objectif du cours de physique des roches est d’étudier les propriétés physiques qui interviennent dans les problématiques citées, et notamment les propriétés acoustiques et électriques, ainsi que les couplages entre propriétés physiques et déformation.

Contenu du cours :

  • Dans la première partie du cours, on verra comment définir d’une manière générale des propriétés physiques "moyennes" pour les assemblages hétérogènes et poreux que sont les roches. Différentes approches permettant d’analyser un milieu poreux et hétérogène seront développées.
  • Dans une deuxième partie, on présentera en détail la mécanique de la rupture, l’endommagement et le comportement mécanique des différents types de roches dans des conditions crustales, et les couplages entre déformation et propriétés physiques. On s'intéresse d'abord aux concentrations de contrainte dans les géomatériaux en traitant en détail des cas simples : trou circulaire, trou elliptique, champ de contraintes autour d'une fissure. On aborde ensuite la mécanique de la rupture (critère de Griffith, modèle des ailes de fissures, critère de Mohr-Coulomb) et les résultats expérimentaux (milieux granulaires/fissurés, régime fragile, transition fragile-ductile, effet de l'eau, fluage). La confrontation de ces résultats avec la théorie amène à discuter des interactions de fissures et des contacts élastiques (Hertz). Une synthèse sur la friction dans les géomatériaux (lois de Byerlee, stick-slip, rate and state) est présenté ensuite.
  • Dans les deux dernières parties du cours, on présentera successivement les propriétés électriques et acoustiques des roches, en insistant notamment sur les variations de ces propriétés avec la lithologie et les conditions in situ et les problèmes d’anisotropie.

Contenu des TD/TP :

  • Exercices d’applications concrètes des notions vues en cours.
  • Mise en œuvre de mesures des principales propriétés étudiées.
  • Commentaire d’articles scientifiques à rédiger en anglais.