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In the present work, we address the issue of groundwater flow in the fractured porous media submitted to local or regional stress-state variations. Due to the increasing pore fluid pressure, the length and aperture distribution of the fractures are modified resulting in the formation of preferential flow channels within the geological formation. The numerical approach proposed is a fully coupled hydro-poro-mechanical model in saturated conditions involving single-phase flow both in fractures and in the porous matrix. The extended finite element method (XFEM) is employed for modeling fracture dynamics and flow calculation for fracture which do not lie on the mesh but cross through the elements. In this study: (i) we consider the pressure build up generated by fluid flow inside and through the fracture, (ii) the fracture dynamics by using a cohesive zone model (CZM) on pre-existing propagation path and (iii) fluid exchanges may occur in between fractures and porous medium. The last specification of the HM-XFEM model is taken into account through the introduction of a Lagrange multiplier field along the fracture path. These fields are the result of the dualised condition of pressure continuity between the pore pressure and the fluid pressure inside the fracture. As a function of the Lagrange multiplier value, both permeable and impervious fractures can be considered. The cohesive law employed is a non-regularized-type cohesive law to ensure propagation and eventually closure of the fracture. Validation of the model has been conducted by means of the well-known KGD fracture model when different propagation regimes are considered. We applied the HM-XFEM model to the case of multi-stage fracture network stimulated by the injection of incompressible fluid at constant rate. Fractures are not connected to each other and evolve on pre-existing propagation paths. We aim at appreciating the influence of the fluid viscosity, the injection rate and spacing between each fracture, on the fracture propagation. A peculiar attention is paid to the stress-shadowing effect (i.e. interaction between fractures)., Nous présentons dans ce mémoire l'influence que peuvent avoir les écoulements de fluide au sein de la matrice rocheuse fracturée, laquelle est sujette aux variations locales ou régionales de l'état de contrainte in situ. Du fait de l'augmentation de la pression de pore, la longueur et l'ouverture de la (les) fracture(s) peuvent subir des variations significatives et conduire à la formation de chemins préférentiels pour l'écoulement du fluide dans le milieu géologique. Les modèles théorique et numérique évoqués ici sont des modèles de comportement hydro-mécanique pour le milieu poreux saturé en présence d'une seule phase fluide. La méthode des éléments finis étendue (XFEM) est utilisée afin de modéliser la dynamique des fractures ainsi que les écoulements de fluide dans la matrice rocheuse fracturée, sans être tributaire de la dépendance au maillage. Ainsi, nous considérons: (i) qu'il existe une pression fluide induite par l'écoulement au sein de la fracture, (ii) que la dynamique de la fracture est gérée grâce à un modèle de zone cohésive en supposant un chemin de propagation prédéfini, et (iii) que des échanges entre la fracture et la matrice poreuse peuvent se produire. Ce dernier aspect sera pris en compte en introduisant, dans la formulation du problème couplé, un champ de multiplicateur de Lagrange. Ce champ résulte de la dualisation de la condition d'égalité entre la pression de pore et de la pression de fluide au niveau des parois de la fracture. Afin de respecter les contraintes liées à XFEM, nous avons choisi d'introduire dans la formulation une loi cohésive non-régularisée de type Talon-Curnier. Ce type de loi est capable de gérer la propagation et/ou la refermeture de la fracture. Le modèle HM-XFEM a été validé à partir des solutions analytiques du modèle 2D de fracture KGD, et ce, pour différents régimes de propagation. Nous avons ensuite appliqué le modèle HM-XFEM au cas d'un réseau de fractures non connectées entre elles et évoluant sur des chemins de propagation prédéfinis, afin d'analyser comment les fractures d'un réseau peuvent influer les unes sur les autres lorsqu'elles sont soumises à un écoulement. En particulier, une étude paramétrique a été menée afin de montrer l'influence que peuvent avoir la viscosité, le débit d'injection et l'écartement entre les fractures sur leur propagation. Une attention particulière sera porté à l'évolution du stress-shadowing effect (i.e. modification de l'état de contrainte due à l'effet d'interaction entre les fractures).

In the present work, we address the issue of groundwater flow in the fractured porous media submitted to local or regional stress-state variations. Due to the increasing pore fluid pressure, the length and aperture distribution of the fractures are modified resulting in the formation of preferential flow channels within the geological formation. The numerical approach proposed is a fully coupled hydro-poro-mechanical model in saturated conditions involving single-phase flow both in fractures and in the porous matrix. The extended finite element method (XFEM) is employed for modeling fracture dynamics and flow calculation for fracture which do not lie on the mesh but cross through the elements. In this study: (i) we consider the pressure build up generated by fluid flow inside and through the fracture, (ii) the fracture dynamics by using a cohesive zone model (CZM) on pre-existing propagation path and (iii) fluid exchanges may occur in between fractures and porous medium. The last specification of the HM-XFEM model is taken into account through the introduction of a Lagrange multiplier field along the fracture path. These fields are the result of the dualised condition of pressure continuity between the pore pressure and the fluid pressure inside the fracture. As a function of the Lagrange multiplier value, both permeable and impervious fractures can be considered. The cohesive law employed is a non-regularized-type cohesive law to ensure propagation and eventually closure of the fracture. Validation of the model has been conducted by means of the well-known KGD fracture model when different propagation regimes are considered. We applied the HM-XFEM model to the case of multi-stage fracture network stimulated by the injection of incompressible fluid at constant rate. Fractures are not connected to each other and evolve on pre-existing propagation paths. We aim at appreciating the influence of the fluid viscosity, the injection rate and spacing between each fracture, on the fracture propagation. A peculiar attention is paid to the stress-shadowing effect (i.e. interaction between fractures).; Nous présentons dans ce mémoire l'influence que peuvent avoir les écoulements de fluide au sein de la matrice rocheuse fracturée, laquelle est sujette aux variations locales ou régionales de l'état de contrainte in situ. Du fait de l'augmentation de la pression de pore, la longueur et l'ouverture de la (les) fracture(s) peuvent subir des variations significatives et conduire à la formation de chemins préférentiels pour l'écoulement du fluide dans le milieu géologique. Les modèles théorique et numérique évoqués ici sont des modèles de comportement hydro-mécanique pour le milieu poreux saturé en présence d'une seule phase fluide. La méthode des éléments finis étendue (XFEM) est utilisée afin de modéliser la dynamique des fractures ainsi que les écoulements de fluide dans la matrice rocheuse fracturée, sans être tributaire de la dépendance au maillage. Ainsi, nous considérons: (i) qu'il existe une pression fluide induite par l'écoulement au sein de la fracture, (ii) que la dynamique de la fracture est gérée grâce à un modèle de zone cohésive en supposant un chemin de propagation prédéfini, et (iii) que des échanges entre la fracture et la matrice poreuse peuvent se produire. Ce dernier aspect sera pris en compte en introduisant, dans la formulation du problème couplé, un champ de multiplicateur de Lagrange. Ce champ résulte de la dualisation de la condition d'égalité entre la pression de pore et de la pression de fluide au niveau des parois de la fracture. Afin de respecter les contraintes liées à XFEM, nous avons choisi d'introduire dans la formulation une loi cohésive non-régularisée de type Talon-Curnier. Ce type de loi est capable de gérer la propagation et/ou la refermeture de la fracture. Le modèle HM-XFEM a été validé à partir des solutions analytiques du modèle 2D de fracture KGD, et ce, pour différents régimes de propagation. Nous avons ensuite appliqué le modèle HM-XFEM au cas d'un réseau de fractures non connectées entre elles et évoluant sur des chemins de propagation prédéfinis, afin d'analyser comment les fractures d'un réseau peuvent influer les unes sur les autres lorsqu'elles sont soumises à un écoulement. En particulier, une étude paramétrique a été menée afin de montrer l'influence que peuvent avoir la viscosité, le débit d'injection et l'écartement entre les fractures sur leur propagation. Une attention particulière sera porté à l'évolution du stress-shadowing effect (i.e. modification de l'état de contrainte due à l'effet d'interaction entre les fractures).

In this thesis, two problems related to compositional multiphase flow in porous media have been treated. The first part is devoted to develop a new approach which gives a form of equilibrium equations which can be solved analytically even for multi-component non ideal systems and even in the presence of capillary effects, which reduce significantly computational time. In this approach, separate behaviors of gas, liquid and two phase fluid may be described using very simple equations of state (EOS). Capacity of EOS?s to capture two phase state is called: consistency conditions. These conditions are formulated in this part for multi-components systems. The second part is devoted to develop the negative saturations method which was proposed earlier by our group for the case of two-phase binary mixtures. First, we have developed the mathematical theory of the method for ideal mixtures in 1D case. Next, we have generalized the method for the case of any number of phases and chemical components. We have obtained the new equivalent uniform multi-phase equations which contain additional non-classical terms responsible of diffusion and gravity across the interfaces of phase transition; Dans ce mémoire, deux problèmes liés aux écoulements multiphasiques compositionnels en milieux poreux ont été traités. La première partie est consacrée au développement d'une nouvelle approche alternative aux calculs flash, qui permet de résoudre les équations d'équilibre thermodynamique analytiquement. Cette méthode est basée sur des équations d'état (EOS) dissymétriques, ainsi, les comportements du gaz, du liquide et du fluide diphasique sont décrits par des EOS individuelles simples. La Capacité d'une EOS à capturer l'état diphasique est appelé : conditions de consistance. Ces conditions ont été formulées dans cette partie pour les systèmes multi-composants. La deuxième partie est consacrée au développement de la méthode de saturations négatives qui a été proposé précédemment par notre groupe pour le cas d'un mélange diphasique binaire. Tout d'abord, nous avons présenté la théorie analytique de la méthode pour les mélanges idéaux puis sa généralisation pour des mélanges réels avec un nombre arbitraire de composants chimiques et de phases. Nous avons obtenu les nouvelles équations multiphasiques uniformes qui contiennent des termes supplémentaires responsables de la diffusion et de la gravité à travers les interfaces de transition de phase

In this thesis, two problems related to compositional multiphase flow in porous media have been treated. The first part is devoted to develop a new approach which gives a form of equilibrium equations which can be solved analytically even for multi-component non ideal systems and even in the presence of capillary effects, which reduce significantly computational time. In this approach, separate behaviors of gas, liquid and two phase fluid may be described using very simple equations of state (EOS). Capacity of EOS?s to capture two phase state is called: consistency conditions. These conditions are formulated in this part for multi-components systems. The second part is devoted to develop the negative saturations method which was proposed earlier by our group for the case of two-phase binary mixtures. First, we have developed the mathematical theory of the method for ideal mixtures in 1D case. Next, we have generalized the method for the case of any number of phases and chemical components. We have obtained the new equivalent uniform multi-phase equations which contain additional non-classical terms responsible of diffusion and gravity across the interfaces of phase transition, Dans ce mémoire, deux problèmes liés aux écoulements multiphasiques compositionnels en milieux poreux ont été traités. La première partie est consacrée au développement d'une nouvelle approche alternative aux calculs flash, qui permet de résoudre les équations d'équilibre thermodynamique analytiquement. Cette méthode est basée sur des équations d'état (EOS) dissymétriques, ainsi, les comportements du gaz, du liquide et du fluide diphasique sont décrits par des EOS individuelles simples. La Capacité d'une EOS à capturer l'état diphasique est appelé : conditions de consistance. Ces conditions ont été formulées dans cette partie pour les systèmes multi-composants. La deuxième partie est consacrée au développement de la méthode de saturations négatives qui a été proposé précédemment par notre groupe pour le cas d'un mélange diphasique binaire. Tout d'abord, nous avons présenté la théorie analytique de la méthode pour les mélanges idéaux puis sa généralisation pour des mélanges réels avec un nombre arbitraire de composants chimiques et de phases. Nous avons obtenu les nouvelles équations multiphasiques uniformes qui contiennent des termes supplémentaires responsables de la diffusion et de la gravité à travers les interfaces de transition de phase

The thesis concerns the models of flow in multiscale fractured media which prove the memory effect at each scale. The analyzed process in these media is self-similar. The necessary and sufficient condition of self-similarity has been proposed so that it is possible to analyze the behavior of media for any number of scales. We analyzed the diffusion equation at each scale and applied the asymptotic homogenization method with the objective to construct the macroscopic model averaged over all scales of heterogeneity. A system of closed recurrent equations for the effective exchange kernels was obtained. The procedure of analytico-numerical solution of this system was developed. We showed a convergence of the results obtained for various numbers of scales to a stable limit behavior. The limit problem for the effective kernels from the recurrent equations obtained for a relatively large number of scales. In addition we analyzed the flow in a single fracture and circular channel immersed in porous reservoir at various Reynolds numbers. The Navier-Stokes equations was solved by the method of two-scale asymptotic method with the objective to obtain the flow equation averaged over the fracture aperture in the presence of inflow through the limits and irregular geometry of walls.; La thèse concerne les modèles de l'écoulement dans les milieux fracturés multiéchelles qui prouvent l'effet de mémoire à chaque échelle. Les processus analysés dans ces milieux est auto-similaire. Nous avons analysé l'équation de diffusion à toutes les échelles et appliqué la méthode d'homogénéisation asymptotique avec l'objectif de construire le modèle macroscopique moyenne sur toutes les échelles d'hétérogénéité. Un système fermé des équations récursives pour les noyaux d'échange effectif est obtenu. La solution analytico-numérique de ce système est développé. Nous avons montré une convergence des résultats obtenus pour le nombre des différentes échelles d'un comportement limite stable. Le problème limite pour les noyaux est obtenus pour un nombre relativement élevé d'échelles. En plus, nous avons analysé l'écoulement dans une immergée dans le réservoir poreux à différents nombres de Reynolds. Les équations de Navier-Stokes sont résolu par la méthode asymptotique à deux échelles avec l'objectif d'obtenir l'équation de la moyenne sur l'ouverture de fracture en présence d'afflux à travers les limites et pour la géométrie irrégulière des murs.

The thesis concerns the models of flow in multiscale fractured media which prove the memory effect at each scale. The analyzed process in these media is self-similar. The necessary and sufficient condition of self-similarity has been proposed so that it is possible to analyze the behavior of media for any number of scales. We analyzed the diffusion equation at each scale and applied the asymptotic homogenization method with the objective to construct the macroscopic model averaged over all scales of heterogeneity. A system of closed recurrent equations for the effective exchange kernels was obtained. The procedure of analytico-numerical solution of this system was developed. We showed a convergence of the results obtained for various numbers of scales to a stable limit behavior. The limit problem for the effective kernels from the recurrent equations obtained for a relatively large number of scales. In addition we analyzed the flow in a single fracture and circular channel immersed in porous reservoir at various Reynolds numbers. The Navier-Stokes equations was solved by the method of two-scale asymptotic method with the objective to obtain the flow equation averaged over the fracture aperture in the presence of inflow through the limits and irregular geometry of walls., La thèse concerne les modèles de l'écoulement dans les milieux fracturés multiéchelles qui prouvent l'effet de mémoire à chaque échelle. Les processus analysés dans ces milieux est auto-similaire. Nous avons analysé l'équation de diffusion à toutes les échelles et appliqué la méthode d'homogénéisation asymptotique avec l'objectif de construire le modèle macroscopique moyenne sur toutes les échelles d'hétérogénéité. Un système fermé des équations récursives pour les noyaux d'échange effectif est obtenu. La solution analytico-numérique de ce système est développé. Nous avons montré une convergence des résultats obtenus pour le nombre des différentes échelles d'un comportement limite stable. Le problème limite pour les noyaux est obtenus pour un nombre relativement élevé d'échelles. En plus, nous avons analysé l'écoulement dans une immergée dans le réservoir poreux à différents nombres de Reynolds. Les équations de Navier-Stokes sont résolu par la méthode asymptotique à deux échelles avec l'objectif d'obtenir l'équation de la moyenne sur l'ouverture de fracture en présence d'afflux à travers les limites et pour la géométrie irrégulière des murs.

The long term behaviour of underground excavations is a social and economic stake, in particular in the context of storage in deep geological formation of high activity and long life nuclear waste. Several experimental galleries have been dug in the underground research laboratory (URL) of Meuse/Haute-Marne located close to Bure in France, where studies are leaded in order to understand the global behaviour of the constitutive rock which is the Callovo-Oxfordian (COx) argillite.The purpose of this PhD Thesis is to establish a modelling with Code_Aster of underground excavations, and especially of a Meuse/Haute-Marne laboratory gallery, taking into account non local approach, creep effect and hydromechanical coupling in the framework of the mechanics of porous media, and then to compare numerical results with available experimental data.The specific elastoviscoplastic model used in this study is the L&K model: it offers a coupling between instantaneous and delayed behaviour, and it takes into account the dilation, parameter which governs the volume strains of the material during a solicitation, and its strong variation, a specificity of geomaterials and so of COx argillite. The fluid flowing through the material adds a hydraulic component to the modelling, which is coupled to mechanic component thanks to Biot’s equations.Another novelty of this work concerns the coupling between such complex rheological behaviour and a non local approach in an industrial way. Among methods of regularization available in Code_Aster, the second gradient of dilation is well fitted to geomaterials. Its aim is to correct mesh dependency and numerical localized solutions.After describing numeric tools and setting parameters of the L&K model on laboratory tests, a good general agreement was found between numeric results and in situ measures, without resetting parameters. Time effects experimentally measured on displacement and pore pressure evolution are observed in the same modelling, validating the followed predictive approach, Le comportement à long terme des excavations souterraines est un enjeu social et économique majeur, en particulier dans le contexte du stockage en formation géologique profonde de déchets nucléaires à Haute Activité et Vie Longue (HAVL). Plusieurs galeries expérimentales ont été creusées dans le laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne situé près de Bure en France, où des études sont menées pour comprendre le comportement global de la roche constitutive : l’argilite du Callovo-Oxfordien (COx).L’objectif de cette thèse est d’effectuer une modélisation avec Code_Aster d’ouvrages souterrains, et en particulier d’une des galeries du laboratoire de Meuse/Haute-Marne, en prenant en compte une approche non locale, l’effet du fluage et le couplage hydromécanique dans le cadre de la mécanique des milieux poreux, et de comparer les résultats numériques avec les données expérimentales disponibles.Le modèle élastoviscoplastique spécifiquement utilisé pour cette étude est le modèle L&K : il offre d’une part un couplage entre le comportement instantané et différé, et prend en compte d’autre part la dilatance, paramètre qui gouverne les déformations volumiques du matériau lors d’une sollicitation, et ses fortes variations, caractéristique essentielle des géomatériaux et en particulier du COx. La présence d’un fluide s’écoulant à travers le matériau va ajouter une composante hydraulique à la modélisation, dont le couplage avec la mécanique est assuré par les équations de Biot. Une autre nouveauté de ce travail concerne le couplage entre ce comportement rhéologique complexe et une approche non locale dans un cadre industriel. Parmi les méthodes de régularisation disponibles dans Code_Aster, la méthode second gradient de dilatation a été choisie parce que bien adaptée aux géomatériaux. Son but est de corriger la dépendance au maillage et les solutions numériques localisées.Une fois les outils numériques opérationnels et les paramètres du modèle L&K calés sur des essais effectués en laboratoire sur des échantillons, un bon accord général a été trouvé entre les résultats numériques et les mesures in situ, sans aucun recalage des paramètres. Les effets du temps observés expérimentalement sur l’évolution des déplacements et des pressions d’eau sont retrouvés au sein d’une même modélisation, validant ainsi la démarche prédictive suivie

Scattered microscopic interfaces system in a fluid in porous medium brings non-linearity in macroscopic flow model. Whether these interfaces are regular or singular, they bring fundamental changes in streamlines or no t, macroscopic model changes are radical or not. Two types of interfaces system have been studied. The first one deals with the interface between two phases. Homogenization by asymptotic development in periodic medium bas been used to derive macroscopic laws, in porous medium, from microscopic laws in capillary. It bas been shown that planned interface, regular, should be distinguished from meniscus interface, singular. ln first case, pressure gradient ofboth phases are present in macroscopic law, but not capillarity. ln second case, homogenization needs first to salve some problems like phases prolongation, flow periodicity, triple point, and leads to a capillarity vector in macroscopic law, but not two pressure gradients. The second type of system deals with the structure interface which separates 1\\10 regions of specific flow mode in a one phase flow. The study of the macroscopic behaviour ofthese structured flows aims to contribute to the comprehension of theoretical basements of Darcy-Forchheimer law. Due to CFD-ACE code, numerical simulations have been perfonned through a loophole, for which effects of viscous and inertial forces have been evaluated. Results of these simulations show that no-periodicity, namely anisotropy, is a possible cause for quadratic correction appearance, but the major point is the singularity of the structure interface movement as responsible for quadratic tenD : instability of this interface enables an accumulation offluid at low velocity in loophole border., L'existence d'un système d'interfaces dispersées à l'échelle microscopique dans un fluide en milieu poreux apporte une non linéarité dans le modèle macroscopique d'écoulement. Suivant que ces interfaces sont singulières ou régulières, c'est-à-dire qu'elles apportent ou non des changements cruciaux dans la structure des lignes de courant, les modifications du modèle macroscopique sont radicales ou non. Deux types de systèmes d'interface ont été étudiés. Le premier traite de l'interface existant pour un écoulement diphasique. La méthode d'homogénéisation par développement asymptotique en milieu périodique a été utilisée afin de dériver les lois macroscopiques, à l'échelle du milieu poreux, à partir des lois microscopiques, lois de Navier-Stokes, à l'échelle du capillaire. Il a été montré qu'au préalable il fallait distinguer l'interface microscopique plane, régulière, de l'interface ménisque, singulière. Dans le premier cas, la loi d'écoulement macroscopique fait intervenir les gradients de pression des deux phases, mais pas la capillarité. Dans le second cas, la procédure d'homogénéisation nécessite tout d'abord la résolution d'un certain nombre de problèmes, notamment le problème de prolongement des phases, de la périodicité de l'écoulement, du point triple, pour faire ensuite apparaître dans la loi macroscopique une capillarité vectorielle, mais pas les deux gradients de pression. Le second type de système traite de l'interface de structure qui sépare, dans un écoulement monophasique, deux régions au mode d'écoulement spécifique. L'étude du comportement macroscopique de ces écoulements monophasiques structurés vise à contribuer à la compréhension du fondement théorique de la loi de Darcy-Forchheimer. A l'aide du code CFD-ACE, des simulations numériques d'écoulement au travers d'un créneau ont pu être conduites, pour lesquelles les effets des forces visqueuses et inertielles sont évalués. Les résultats de ces simulations montrent que la non-périodicité de l'écoulement, c'est-à-dire l'anisotropie du milieu, est une cause possible de l'apparition de la correction quadratique, mais le point majeur mis en évidence est la singularité du mouvement de l'interface de structure comme source du terme quadratique: l'instabilité de cette interface permet une accumulation de fluide à faible vitesse en bordure de créneau.

To study the spatio-temporal evolution of a miscible and non-reactive contaminant into a saturated porous media, a laboratory model (a transparent Hele-Shaw cell) was developed. The carrying out of the experimental set-up, the plates are made of optical glass, allowed to elaborate a global and non-intrusive method to measure concentration in the mixing zone. This method is based on light absorption properties by dye marking injected solution. The analogy between a Hele-Shaw cell and a porous medium is derived from the fact that the flow velocity averaged between the two plates is described by Darcy's law. Moreover, the averaged tracer transport is described by a dispersion tensor (Taylor dispersion). For a heterogeneous fluid (e.g.: density or dynamic viscosity contrasts), the conditions of analogy are obtained by an analytical approach using asymptotic development and homogenization to take into account the density and dynamic viscosity variation according to the concentration. A new structure of the dispersion tensor is obtained. According to flow rate and salt mass fraction of the injected solution, qualitatively reproducible results show that the plume propagates with a finger or two fingers shape. An empirical criterion, based on the ratio between gravitational velocity and that at the injection, is formulated to predict the type of propagation. Simulations, carried out with a numerical code developed at the laboratory and including the new structure of the dispersion tensor, allowed to: (i) to reproduce experimental results obtained for homogeneous and heterogeneous media and (ii) to analyze the influences of the diffusion, the injection geometry or the dispersion regime type on the solute numerical distributions., Afin d'étudier l'évolution spatio-temporelle d'un polluant miscible à l'eau et non réactif dans un milieu poreux saturé, un modèle de laboratoire (une cellule de Hele-Shaw transparente) a été développé. La conception de ce dispositif, les plaques sont réalisées en verre optique, a permis de mettre au point une méthode globale et non intrusive de mesure de la concentration dans la zone de mélange. Cette méthode est basée sur les propriétés d'absorption de la lumière par un colorant marquant la solution injectée. L'analogie entre une cellule de Hele-Shaw et un milieu poreux est basée sur la possibilité d'exprimer la vitesse moyenne de l'écoulement entre les deux plaques par la loi de Darcy. En outre, le transport moyen d'un traceur peut être décrit avec un tenseur de dispersion (dispersion de Taylor). Dans le cas d'un fluide hétérogène (e.g. : contrastes de masse volumique ou de viscosité), les conditions d'analogie sont obtenues par une approche analytique de type développement asymptotique et homogénéisation pour prendre en compte la variation de la masse volumique et de la viscosité dynamique en fonction de la concentration. Une nouvelle forme du tenseur de dispersion est établie. Suivant le débit volumique et la fraction massique en sel de la solution injectée dans le milieu homogène, des expériences qualitativement reproductibles montrent que le panache se propage sous la forme d'un ou de deux doigts. Un critère empirique, basé sur le rapport entre la vitesse gravitationnelle et celle à l'injection, est formulé pour prédire le type de propagation. Les simulations, réalisées avec un code numérique développé au laboratoire et incluant la nouvelle forme du tenseur de dispersion, permettent : (i) de reproduire de manière satisfaisante les résultats expérimentaux obtenus en milieu homogène et hétérogène et (ii) d'analyser les influences de la diffusion, de la géométrie de l'injection et du type de régime de dispersion sur les distributions numériques du soluté.

A new macroscopic model of two-phase flow through porous media is suggested. It takes in consideration a typical structure of phase distribution in pores in the form of a repetitive field of mobile menisci. The presence of such interfaces givers rise to a supplementary term in the momentum balance equation, which introduces a vector field of capillary forces. The derivation of the model is based on the phenomenological approach with introducing a special continuum called the Meniscus-continuum. The closure relations to the phenomenological model are obtained by numerical simulations in network models of porous media. The new model remains hyperbolic even when the capillary forces are dominant, in contrast with the classical model which is parabolic. Analytical solutions to the mono-dimensional flow problems are constructed. They manifest non-classical structures like the double fronts or counter-flow fronts. To simulate 2D or 3D problems, a numerical algorithm is developed, which is a combination between the finite difference and the percolation techniques. Its application to the problem of DNAPL propagation into the soil has enabled to detect several penetration regimes., Un nouveau modèle macroscopique des écoulements diphasiques en milieux poreux est proposé. Il prend en compte l'existence d'une structure typique de la distribution des phases dans les pores, qui a la forme d'un champ répétitif de ménisques mobiles. La présence de ces interfaces conduit à un terme supplémentaire dans les équations du bilan de quantité de mouvement qui introduit le champ vectoriel de forces capillaires. Pour dériver ce modèle, une approche phénoménologique en introduisant un continuum spécial, appelé le Meniscus-Continuum, a été utilisée. Les relations de fermetures pour le modèle phénoménologique ont été obtenues par des simulations numériques en réseaux capillaires. Le nouveau modèle reste hyperbolique même si les forces capillaires sont dominantes, tandis que le modèle classique, avec des forces capillaires, est parabolique. Des solutions analytiques d'écoulements mono-dimensionnels ont été construites, manifestant des structures non classiques formées de doubles fronts ou de fronts à contre-courant. Pour calculer les problèmes 2D ou 3D, un algorithme numérique combiné " différences finies - percolation " a été développé. Son application à un problème de pénétration dans le sous-sol d'un DNAPL a permis de détecter plusieurs réqimes de pénétration.

To study the spatio-temporal evolution of a miscible and non-reactive contaminant into a saturated porous media, a laboratory model (a transparent Hele-Shaw cell) was developed. The carrying out of the experimental set-up, the plates are made of optical glass, allowed to elaborate a global and non-intrusive method to measure concentration in the mixing zone. This method is based on light absorption properties by dye marking injected solution., Afin d'étudier l'évolution spatio-temporelle d'un polluant miscible à l'eau et non réactif dans un milieu poreux saturé, un modèle de laboratoire (une cellule de Hele-Shaw transparente) a été développé. Une méthode globale et non intrusive a été mis au point pour mesurer la concentration dans la zone de mélange. L'analogie entre cellule de Hele-Shaw et milieu poreux est obtenue par développement asymptotique et homogénéisation pour prendre en compte la variation de la masse volumique et de la viscosité dynamique en fonction de la concentration. Une nouvelle forme du tenseur de dispersion est établie. Les expériences reproductibles montrent que le panache se propage sous la forme d'un ou de deux doigts. Un critère, basé sur le rapport entre la vitesse gravitationnelle et celle à l'injection, est formulé pour prédire le type de propagation. Les simulations, réalisées avec un code numérique incluant la nouvelle forme du tenseur de dispersion, reproduisent les résultats expérimentaux.

Not available, L'utilisation de méthodes numériques classiques pour la modélisation du transfert de polluant dans un milieu poreux homogène et saturé se heurte à plusieurs difficultés. Afin de contourner ces obstacles, deux méthodes ont été choisies. La première est celle des éléments finis mixtes hybrides appliquée pour la résolution de l'équation de l'écoulement et des termes dispersif et accumulatif de l'équation de transport. La seconde est la méthode des éléments finis discontinus appliquée pour la résolution du terme convectif de l'équation de transport. Ces méthodes sont soumises à des comparaisons, faisant l'objet d'une synthèse bibliographique, avec d'autres méthodes dans le cas ou le contraste de masse volumique n'est pas pris en compte. Le code de calcul a été généralise pour le cas où la variation de la masse volumique en fonction de la concentration n'est plus négligeable. Le nouveau code est testé sur deux exemples devenus classiques. La zone de mélange lors d'un déplacement, dans un milieu poreux saturé et indéformable, de deux fluides miscibles avec contraste de masse volumique a été étudiée à travers deux types de déplacement. Le déplacement horizontal constitue le premier cas où l'inclinaison du front de polluant a été particulièrement étudiée à travers l'influence des paramètres intervenant dans ce phénomène. Le second type de déplacement est celui de l'infiltration ponctuelle d'une solution saline dans un milieu poreux initialement saturé en eau douce au repos. Une solution théorique simplifiée exprimant l'avancement du front de polluant suivant un axe vertical a été comparée aux résultats des simulations numériques.

Not available, L'utilisation de méthodes numériques classiques pour la modélisation du transfert de polluant dans un milieu poreux homogène et saturé se heurte à plusieurs difficultés. Afin de contourner ces obstacles, deux méthodes ont été choisies. La première est celle des éléments finis mixtes hybrides appliquée pour la résolution de l'équation de l'écoulement et des termes dispersif et accumulatif de l'équation de transport. La seconde est la méthode des éléments finis discontinus appliquée pour la résolution du terme convectif de l'équation de transport. Ces méthodes sont soumises à des comparaisons, faisant l'objet d'une synthèse bibliographique, avec d'autres méthodes dans le cas ou le contraste de masse volumique n'est pas pris en compte. Le code de calcul a été généralise pour le cas où la variation de la masse volumique en fonction de la concentration n'est plus négligeable. Le nouveau code est testé sur deux exemples devenus classiques. La zone de mélange lors d'un déplacement, dans un milieu poreux saturé et indéformable, de deux fluides miscibles avec contraste de masse volumique a été étudiée à travers deux types de déplacement. Le déplacement horizontal constitue le premier cas où l'inclinaison du front de polluant a été particulièrement étudiée à travers l'influence des paramètres intervenant dans ce phénomène. Le second type de déplacement est celui de l'infiltration ponctuelle d'une solution saline dans un milieu poreux initialement saturé en eau douce au repos. Une solution théorique simplifiée exprimant l'avancement du front de polluant suivant un axe vertical a été comparée aux résultats des simulations numériques.

The development of preferential flow paths in the porous medias constitutes an aspect which must be controlled for effective caracterizations of these materials. ln order to understand this phenomenon in the fine soils, a study is realised according to the morphological method on a plastic fine soil, the silt of Jossigny. The Blue Brilliance is used to dye the preferential flow paths. The material at various water contents and sizes of the clods is compacted according to various methods of compaction (dynamic and semi-static) by layers. Infiltration of dye under various hydraulic pressures indicates the development of preferential flow paths in the dynamic compacted samples, while those resulting from the semi-static compaction present a quasi-homogeneous distribution and evolution of flow in the soil. The development of the preferential flow paths to low and average water contents in the dynamically compacted samples is not a function of the initial state of the soil and the applied hydraulic pressure. It depends exclusively to structural heterogeneity of such a medium after compaction. The data resulting from the image processing on these samples are used for an attempt at three-dimensional visualization of preferential flow paths. Simulation is realised with gOcad software modelisation. Homogeneous samples resulting trom semi-static compaction are prepared according to a particular proceeding developed during the present work. This proceeding results trom the study of preferential flows and the study of distribution and evolution of density in dynamically compacted samples, and the study of evolution of the void ratio in semi-static compaction of a fine soil. These homogeneous samples are used to study infiltration in a partir fine soil with a slight confining pressure. ln the case of material used in this study, and for the conditions of test and experimental procedure considered, because of the soil-membrane effects and changes of the structure of the soil under the action of confining during infiltration process (hydro-mechanics coupling) some difficulties have been noted, Le développement des écoulements préférentiels dans les milieux poreux constitue un aspect qui doit être maîtrisé pour des études efficaces de caractérisation hydrodynamique de ces matériaux. Dans le but de comprendre ce phénomène dans les sols fins, une étude est réalisée suivant la méthode morphologique sur un sol fin peu plastique, le limon de Jossigny. Pour ce faire, un traceur, le Brillant Bleu, est utilisé. Le matériau pris à différentes teneurs en eau et tailles des mottes est compacté suivant différents modes de compactage (dynamique et semi-statique par couches). L'infiltration, sous différentes pressions hydrauliques, de la solution traçante a permis de noter l'instabilité du front d'humidité dans les éprouvettes de sol reconstituées dynamiquement, tandis que celles issues du compactage semi-statique présentent une répartition et évolution quasi-homogènes des écoulements dans le sol. Le développement des écoulements préférentiels aux faibles et moyennes teneurs en eau dans les éprouvettes reconstituées dynamiquement n'est pas fonction de l'état physique du sol et de la pression hydraulique appliquée, et est exclusivement lié à l'hétérogénéité structurale de tels milieux après compactage. Les données issues du traitement d'images sur ces éprouvettes sont par la suite utilisées pour une tentative de visualisation tridimensionnelle des chemins d'écoulement préférentiel dans ce type d'éprouvettes. La simulation est réalisée grâce au logiciel de modélisation gOcad. Les éprouvettes homogènes issues du compactage semi-statique sont reconstituées suivant une procédure particulière mise au point au cours du présent travail. Cette procédure est issue de la confrontation des résultats issus de l'étude des écoulements préférentiels avec ceux, d'une part, de répartition et d'évolution de la densité dans des éprouvettes dynamiquement reconstituées, et d'autre part, d'évolution de l'indice des vides lors du compactage semi-statique d'une couche épaisse de sol fin. Ces éprouvettes sont par la suite utilisées pour l'étude de l'infiltration dans un sol fin non saturé soumis à l'action d'une légère pression de confinement. Dans le cas du matériau utilisé, et pour les conditions d'essai et la procédure expérimentale considérées, une telle étude s'avère très difficile du fait des effets de paroi (écoulements sol-membrane) et des éventuels changements de la structure du sol dans sa zone humidifiée, sous l'action du confinement agissant simultanément au processus d'infiltration (couplage hydro-mécanique)

Not available, Le présent travail consiste en l'étude et la modélisation d'un procédé dans lequel un réacteur hétérogène est traversé, à débit variable, par un gaz sous haute pression (plusieurs centaines de bars) provenant d'un réservoir fermé. Le gaz, qui réagit avec le solide poreux de manière exothermique, est collecté, à sa sortie du réacteur, dans un second réservoir initialement vide, connecté au réacteur par un tube long et de faible section. Un modèle et un outil de simulation du procédé, prenant en compte le couplage du transfert de matière avec la réaction chimique et le transfert thermique, ont été développés. Les paramètres physico-chimiques qui caractérisent le système et interviennent dans le modèle ont été mesurés (perméabilité et conductivité thermique effective du réacteur, cinétiques d'échange de matière, dispersion axiale, construction de la courbe de Van Deemter à vitesse variable). Une maquette instrumentée du procédé, incluant le couplage du réacteur et d'un spectromètre de masse quadripolaire, a été mise au point. Ce dispositif, qui permet de suivre en continu la pression, la température et la composition du système au cours de la détente rapide du gaz, a été utilisé pour valider le modèle. L’outil de simulation a été exploité pour étudier la sensibilité du procédé à certains paramètres opératoires (pression initiale du gaz, porosité du réacteur, etc. ...). Les simulations ont de plus permis de prévoir l'influence de la dégradation du solide poreux sur les performances du système.

The development of preferential flow paths in the porous medias constitutes an aspect which must be controlled for effective caracterizations of these materials. ln order to understand this phenomenon in the fine soils, a study is realised according to the morphological method on a plastic fine soil, the silt of Jossigny. The Blue Brilliance is used to dye the preferential flow paths. The material at various water contents and sizes of the clods is compacted according to various methods of compaction (dynamic and semi-static) by layers. Infiltration of dye under various hydraulic pressures indicates the development of preferential flow paths in the dynamic compacted samples, while those resulting from the semi-static compaction present a quasi-homogeneous distribution and evolution of flow in the soil. The development of the preferential flow paths to low and average water contents in the dynamically compacted samples is not a function of the initial state of the soil and the applied hydraulic pressure. It depends exclusively to structural heterogeneity of such a medium after compaction. The data resulting from the image processing on these samples are used for an attempt at three-dimensional visualization of preferential flow paths. Simulation is realised with gOcad software modelisation. Homogeneous samples resulting trom semi-static compaction are prepared according to a particular proceeding developed during the present work. This proceeding results trom the study of preferential flows and the study of distribution and evolution of density in dynamically compacted samples, and the study of evolution of the void ratio in semi-static compaction of a fine soil. These homogeneous samples are used to study infiltration in a partir fine soil with a slight confining pressure. ln the case of material used in this study, and for the conditions of test and experimental procedure considered, because of the soil-membrane effects and changes of the structure of the soil under the action of confining during infiltration process (hydro-mechanics coupling) some difficulties have been noted, Le développement des écoulements préférentiels dans les milieux poreux constitue un aspect qui doit être maîtrisé pour des études efficaces de caractérisation hydrodynamique de ces matériaux. Dans le but de comprendre ce phénomène dans les sols fins, une étude est réalisée suivant la méthode morphologique sur un sol fin peu plastique, le limon de Jossigny. Pour ce faire, un traceur, le Brillant Bleu, est utilisé. Le matériau pris à différentes teneurs en eau et tailles des mottes est compacté suivant différents modes de compactage (dynamique et semi-statique par couches). L'infiltration, sous différentes pressions hydrauliques, de la solution traçante a permis de noter l'instabilité du front d'humidité dans les éprouvettes de sol reconstituées dynamiquement, tandis que celles issues du compactage semi-statique présentent une répartition et évolution quasi-homogènes des écoulements dans le sol. Le développement des écoulements préférentiels aux faibles et moyennes teneurs en eau dans les éprouvettes reconstituées dynamiquement n'est pas fonction de l'état physique du sol et de la pression hydraulique appliquée, et est exclusivement lié à l'hétérogénéité structurale de tels milieux après compactage. Les données issues du traitement d'images sur ces éprouvettes sont par la suite utilisées pour une tentative de visualisation tridimensionnelle des chemins d'écoulement préférentiel dans ce type d'éprouvettes. La simulation est réalisée grâce au logiciel de modélisation gOcad. Les éprouvettes homogènes issues du compactage semi-statique sont reconstituées suivant une procédure particulière mise au point au cours du présent travail. Cette procédure est issue de la confrontation des résultats issus de l'étude des écoulements préférentiels avec ceux, d'une part, de répartition et d'évolution de la densité dans des éprouvettes dynamiquement reconstituées, et d'autre part, d'évolution de l'indice des vides lors du compactage semi-statique d'une couche épaisse de sol fin. Ces éprouvettes sont par la suite utilisées pour l'étude de l'infiltration dans un sol fin non saturé soumis à l'action d'une légère pression de confinement. Dans le cas du matériau utilisé, et pour les conditions d'essai et la procédure expérimentale considérées, une telle étude s'avère très difficile du fait des effets de paroi (écoulements sol-membrane) et des éventuels changements de la structure du sol dans sa zone humidifiée, sous l'action du confinement agissant simultanément au processus d'infiltration (couplage hydro-mécanique)

Not available, Le présent travail vise à synthétiser l'état des connaissances en matière de modélisation du transfert de polluants organiques en milieu poreux naturel. Il s'articule autour des deux interrogations suivantes : - devant le nombre croissant de modèles de transfert de polluants, de plus en plus spécifiques et complexes, quels sont les critères de sélection à prendre en considération afin de disposer d'outils prédictifs relativement simples (requérant le moins de paramètres) ? - à l'issue d'une étude historique approfondie, d'un diagnostic classique de site pollué et d'une estimation des paramètres d'entrée des modèles de transport et d'écoulement, obtenue à l'issue d'une recherche bibliographique détaillée, peut-on, à l'aide de simulations relativement simples, valider ou approcher les valeurs observées lors du suivi ? Pour ce faire, dans un premier temps, un modèle de transfert a été sélectionné à l'issue d'un inventaire des codes disponibles sur le marché et dans la littérature. Dans un second temps, le code sélectionné a été appliqué à deux cas de pollutions issues de l'utilisation de produits de préservation du bois : la première due au lindane, la seconde due à la créosote. Les résultats des simulations ont été par la suite confrontés aux valeurs de concentrations relevées à l'issue du suivi réalisé sur ces deux sites.

Not available, Prédire le risque de pollution d'une nappe lié à une décharge, accidentelle ou non, d'un pesticide dans l'environnement est nécessaire pour minimiser ses impacts sur l'écosystème souterrain. L’objectif de ce travail est de modéliser le transfert monodimensionnel d'un micropolluant organomercuriel (le phényl acétate de mercure ou PMA) à travers un milieu poreux saturé considéré comme homogène et isotrope (représenté par une colonne en verre remplie de sédiments du Rhin). Ce transfert fait intervenir des processus physicochimiques qui peuvent être couplés avec des effets biologiques. Après une synthèse des résultats relatifs à la réactivité physicochimique du PMA en présence de sédiments (essais statiques et dynamiques), les aspects biologiques ont été envisagés. Ainsi, des tests en laboratoire (essais statiques) ont été réalisés avec une souche de Pseudomonas fluorescens (souche PL IV) résistante au PMA qui a été isolée du milieu naturel après une pollution par des organomercuriels. Ces expériences ont permis de dresser un panorama des facteurs environnementaux influençant la croissance et les capacités de dégradation de la souche bactérienne sélectionnée. Parallèlement, un modèle mathématique et un code de calcul (SIMCOL) ont été utilisés pour simuler le comportement du polluant lors de sa migration à travers un milieu poreux saturé. Leur utilisation a permis d'écarter certaines hypothèses de transfert

Not available, Prédire le risque de pollution d'une nappe lié à une décharge, accidentelle ou non, d'un pesticide dans l'environnement est nécessaire pour minimiser ses impacts sur l'écosystème souterrain. L’objectif de ce travail est de modéliser le transfert monodimensionnel d'un micropolluant organomercuriel (le phényl acétate de mercure ou PMA) à travers un milieu poreux saturé considéré comme homogène et isotrope (représenté par une colonne en verre remplie de sédiments du Rhin). Ce transfert fait intervenir des processus physicochimiques qui peuvent être couplés avec des effets biologiques. Après une synthèse des résultats relatifs à la réactivité physicochimique du PMA en présence de sédiments (essais statiques et dynamiques), les aspects biologiques ont été envisagés. Ainsi, des tests en laboratoire (essais statiques) ont été réalisés avec une souche de Pseudomonas fluorescens (souche PL IV) résistante au PMA qui a été isolée du milieu naturel après une pollution par des organomercuriels. Ces expériences ont permis de dresser un panorama des facteurs environnementaux influençant la croissance et les capacités de dégradation de la souche bactérienne sélectionnée. Parallèlement, un modèle mathématique et un code de calcul (SIMCOL) ont été utilisés pour simuler le comportement du polluant lors de sa migration à travers un milieu poreux saturé. Leur utilisation a permis d'écarter certaines hypothèses de transfert

Not available, L’utilisation de tensioactifs de type alpha-oléfinésulfonate dans les procédés de récupération améliorée du pétrole apparait comme une solution à des gisements pétroliers possédant une eau de gisement moyennement salée contenant des cations divalents. L’optimisation du procédé passe par l'élaboration d'un modèle de transport traduisant l'évolution de la concentration du tensioactif, donc de son efficacité, lors de son transit au sein du milieu poreux que constitue le gisement. La modélisation s'est appuyée sur une méthode expérimentale reposant sur la chromatographie réactive, qui permet à partir de l'analyse de la réponse d'un milieu poreux à un signal de concentration de déduire qualitativement et quantitativement les interactions qui contrôlent le transport de l'espèce étudiée. Les expériences ont été effectuées sur un sable argilo-calcaire, le sable de gue et sur un mélange artificiel de sable d'argile, imprégné par de l'asphalte. Le mélange de tensioactif utilisé est une alphaoléfinésulfonate de sodium commerciale en C14-C16. Trois phénomènes prépondérants contrôlent le transport de ce tensio-actif au-dessus de la concentration micellaire critique: (1) l'adsorption est essentiellement contrôlée par la concentration en magnésium qui n'est pas contrôlée par les équilibres calcocarboniques (ii) la séparation chromatographique du mélange en trois classes de produits lors de l'adsorption (iii) le partage du à la présence d'asphalte sur la surface qui augmente notablement la capacité de rétention du milieu. À partir de ces observations un modèle global a été développé pour simuler le comportement du tensioactif dans un large domaine (10-4 à 10-1 mole/l) et de quantité injectée. Ce modèle est utilisable pour évaluer à la fois le comportement des alphaoléfinésulfonates commerciaux en milieu poreux et la faisabilité du procédé

Not available, Ce travail est consacré à l'étude de la dispersion en milieux poreux saturés. Dans le cas de la dispersion transitoire dans un tube de section circulaire, le terme de diffusion de l'équation moyenne se transforme en un terme de relaxation linéaire. Aux temps courts ou en des positions axiales proches du point d'injection, le mélange est de type convectif. Aux temps longs, on retrouve le résultat de Taylor. Aux temps intermédiaires, le mélange convectif et le mélange diffusif sont du même ordre; le profil temporel de concentration moyenne présente alors un double pic. Nous discutons de la limite de validité du calcul proposé par comparaison avec les résultats de la littérature et le calcul en convection pure. Les milieux poreux sont fabriqués par stéréophotolithographie laser. Ils sont constitués d'un arrangement ordonné ou désordonné de cylindres circulaires formant une cellule unité reproduite périodiquement dans le plan d'étude. Pour deux directions de l'écoulement moyen dans un milieu en ligne, et une direction de l'écoulement dans un milieu désordonné, on compare l'évolution de la concentration mesurée par une camera et moyennée sur la cellule unité, avec celle prévue par la théorie. Le coefficient de dispersion longitudinal peut ainsi être déterminé en régime asymptotique et comparé aux valeurs prévues théoriquement. La technique mise au point ici se révèle très prometteuse pour l'élucidation des mécanismes de dispersion en milieu poreux

Not available, La compréhension des mécanismes qui contrôlent le transport de particules et de radionucléides dans les milieux poreux naturels ou artificiels est un élément clé dans l'évaluation de la sureté des sites de stockage de déchets radioactifs. Une étude expérimentale a été entreprise afin de caractériser la mobilité des particules argileuses d'un milieu non consolidé sable-bentonite 5% placé dans une colonne de laboratoire au contact d'une solution saline percolante. Une méthode originale de chromatographie de gradient de salinité a permis de mettre en évidence et de quantifier des comportements types: existence de seuils de déstabilisation des particules, apparition de chemins préférentiels, formation de zones stagnantes qui échangent avec l'eau en écoulement. L’approche modélisatrice a consisté à prendre en compte une loi de distribution des particules entre la surface du milieu poreux et la phase aqueuse au contact du solide, fonction de la concentration de chlorure de sodium. Cette fonction de distribution couplée d'une part avec un modèle d'adsorption des radionucléides et d'autre part avec un modèle de transport type convectif dispersif avec zones stagnantes, a permis de simuler le transport de solutés et de particules lors d'une modification des conditions de l'environnement salin. Le modèle a été validé sur des expériences d'injections transitoires de césium, calcium, neptunium, dans un gradient de chlorure de sodium

Not available, La compréhension des mécanismes qui contrôlent le transport de particules et de radionucléides dans les milieux poreux naturels ou artificiels est un élément clé dans l'évaluation de la sureté des sites de stockage de déchets radioactifs. Une étude expérimentale a été entreprise afin de caractériser la mobilité des particules argileuses d'un milieu non consolidé sable-bentonite 5% placé dans une colonne de laboratoire au contact d'une solution saline percolante. Une méthode originale de chromatographie de gradient de salinité a permis de mettre en évidence et de quantifier des comportements types: existence de seuils de déstabilisation des particules, apparition de chemins préférentiels, formation de zones stagnantes qui échangent avec l'eau en écoulement. L’approche modélisatrice a consisté à prendre en compte une loi de distribution des particules entre la surface du milieu poreux et la phase aqueuse au contact du solide, fonction de la concentration de chlorure de sodium. Cette fonction de distribution couplée d'une part avec un modèle d'adsorption des radionucléides et d'autre part avec un modèle de transport type convectif dispersif avec zones stagnantes, a permis de simuler le transport de solutés et de particules lors d'une modification des conditions de l'environnement salin. Le modèle a été validé sur des expériences d'injections transitoires de césium, calcium, neptunium, dans un gradient de chlorure de sodium

Not available; L’objet du travail est le calcul et l'étude du tenseur de diffusion-dispersion d'un milieu poreux saturé dans quelques géométries bidimensionnelles spatialement périodiques. Le premier chapitre introduit les mécanismes physiques de dispersion et fait la synthèse des principaux travaux sur le sujet. La méthode utilisée de prise de moyenne avec fermeture est exposée au deuxième chapitre. Puis la technique numérique (volumes finis avec un schéma quadratique de discrétisation des termes convectifs) est décrite. Quatre types de milieux poreux périodiques bidimensionnels (arrangements de cylindres rectangulaires: ordonnés en ligne, en quinconce, en chicane; arrangements désordonnés aléatoires) ont été considérés en faisant varier la direction du vecteur vitesse moyenne et le nombre de Reynolds particulaire. L’écoulement du fluide au travers des milieux (équation de Navier-Stokes) est ensuite résolu. La correction non linéaire à apporter à la loi de Darcy est discutée. Le cinquième chapitre traite du problème de la diffusion pure. Puis le tenseur de diffusion-dispersion est calculé pour les différentes géométries. Les resultats sont alors confrontés à divers modèles de la littérature ainsi qu'aux résultats obtenus pour des milieux réels. Le dernier chapitre prolonge l'étude en examinant le problème de dispersion en régime transitoire

Not available, On présente une méthodologie d'étude du transport de solutés interactifs en milieu poreux naturel, basée sur l'expérimentation et la modélisation. La modélisation s'effectue grâce à un code de calcul couplant hydrodynamique et géochimie, des améliorations y sont apportées avec la prise en compte de corrections d'activité et surtout, avec la simulation d'effets cinétiques chimiques ou diffusionnels. La méthodologie proposée a été appliquée au cas de migration du chrome dans la nappe alluviale du Drac (Isère). L'étude du site expérimental associée à la connaissance générale de la chimie du chrome, a permis de définir et de cadrer les expériences à mener au laboratoire pour caractériser les interactions du chrome avec les alluvions. Ces expériences ont montré que c'est un phénomène d'adsorption qui impose la répartition du chrome hexavalent entre phases mobile et immobile. Ce phénomène a ensuite été décrit à l'équilibre thermodynamique par deux modèles, le premier utilise un phénomène élémentaire de type échange anionique entre chromate et bicarbonate, le second est résumé à une loi de Langmuir. Les courbes expérimentales ont été simulées en considérant ces deux modèles avec des limitations cinétiques. Les expériences de traçage sur le site ont montre que le chrome hexavalent y a un comportement equivalent a un traceur d'eau. Ce résultat souligne que certains paramètres capacitifs des interactions ne peuvent être déterminés au laboratoire et doivent faire l'objet de mesures in-situ

Not available, On présente une méthodologie d'étude du transport de solutés interactifs en milieu poreux naturel, basée sur l'expérimentation et la modélisation. La modélisation s'effectue grâce à un code de calcul couplant hydrodynamique et géochimie, des améliorations y sont apportées avec la prise en compte de corrections d'activité et surtout, avec la simulation d'effets cinétiques chimiques ou diffusionnels. La méthodologie proposée a été appliquée au cas de migration du chrome dans la nappe alluviale du Drac (Isère). L'étude du site expérimental associée à la connaissance générale de la chimie du chrome, a permis de définir et de cadrer les expériences à mener au laboratoire pour caractériser les interactions du chrome avec les alluvions. Ces expériences ont montré que c'est un phénomène d'adsorption qui impose la répartition du chrome hexavalent entre phases mobile et immobile. Ce phénomène a ensuite été décrit à l'équilibre thermodynamique par deux modèles, le premier utilise un phénomène élémentaire de type échange anionique entre chromate et bicarbonate, le second est résumé à une loi de Langmuir. Les courbes expérimentales ont été simulées en considérant ces deux modèles avec des limitations cinétiques. Les expériences de traçage sur le site ont montre que le chrome hexavalent y a un comportement equivalent a un traceur d'eau. Ce résultat souligne que certains paramètres capacitifs des interactions ne peuvent être déterminés au laboratoire et doivent faire l'objet de mesures in-situ

Not available, L’objet du travail est le calcul et l'étude du tenseur de diffusion-dispersion d'un milieu poreux saturé dans quelques géométries bidimensionnelles spatialement périodiques. Le premier chapitre introduit les mécanismes physiques de dispersion et fait la synthèse des principaux travaux sur le sujet. La méthode utilisée de prise de moyenne avec fermeture est exposée au deuxième chapitre. Puis la technique numérique (volumes finis avec un schéma quadratique de discrétisation des termes convectifs) est décrite. Quatre types de milieux poreux périodiques bidimensionnels (arrangements de cylindres rectangulaires: ordonnés en ligne, en quinconce, en chicane; arrangements désordonnés aléatoires) ont été considérés en faisant varier la direction du vecteur vitesse moyenne et le nombre de Reynolds particulaire. L’écoulement du fluide au travers des milieux (équation de Navier-Stokes) est ensuite résolu. La correction non linéaire à apporter à la loi de Darcy est discutée. Le cinquième chapitre traite du problème de la diffusion pure. Puis le tenseur de diffusion-dispersion est calculé pour les différentes géométries. Les resultats sont alors confrontés à divers modèles de la littérature ainsi qu'aux résultats obtenus pour des milieux réels. Le dernier chapitre prolonge l'étude en examinant le problème de dispersion en régime transitoire