Geological structure impact on the exchange between fractures and matrix for the fractured porous media
Impact des structures géologiques sur les échanges entre fractures et matrice dans les milieux poreux fracturés.
Résumé
Fractured porous media are characterized by the presence of fractures at several scales with heterogeneous properties implying areas highly permeable by comparison with the rock. Hydraulically, these media are characterized by short reaction times, due to the fractures, and long reaction times, due to the rock. These media are important for several topics as contaminated sites, element storage and resources exploitation. The main challenge of fracture porous media modeling is the representation of the geometrical and physical heterogeneities. As an exact representation of the medium is not possible, it is necessary to determine the key properties of the medium. This study aims at determining the impact of the geometrical and physical properties of the fractures and the matrix from the local to the global scales. A first part consists in creating methods to evaluate structure effects on the exchange between the fractures and the matrix and a second part consists in using these methods on several media. Finally, we describe a new discrete dual-porosity model taking into account the properties of the media characterizing its behavior.
Les milieux poreux fracturés sont des milieux composés d'une roche présentant des zones de fracturation. Géologiquement, ces milieux sont caractérisés par la présence de fractures sur plusieurs échelles avec des propriétés hétérogènes créant des zones fortement perméables à comparer de la roche environnante. Hydrauliquement, ces milieux sont caractérisés par des temps de réponses courts correspondant aux sollicitations des structures fortement perméables et des temps de réponses longs correspondant aux sollicitations des structures faiblement perméables. Ce type de milieux est impliqué dans de nombreux enjeux sociétaux tels que l'étude de sites contaminés, le stockage d'éléments et l'exploitation de ressources. Le principal défi de la modélisation des milieux poreux fracturés réside en la représentation des hétérogénéités géométriques et physiques caractérisant ces milieux. Une représentation exacte du milieu naturel étant impossible, il s'agit de déterminer quelles sont les propriétés caractéristiques de ces milieux, c'est-à-dire les propriétés principales "responsables" de leur comportement. Mes travaux de thèse ont consisté à étudier l'impact des propriétés géométriques et physiques des fractures et de la matrice de l'échelle locale de la fracture et du bloc matriciel à l'échelle globale du réseau de fractures. Une première partie du travail correspond à la mise au point de méthodes d'évaluation des effets des structures et de leurs propriétés sur les échanges et une seconde partie en l'exploitation de ces méthodes. Au final, je propose un modèle double-porosité discret prenant en compte les propriétés du milieu identifiées comme caractéristiques de son comportement.
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