École et Observatoire des Sciences de la Terre

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Université de Strasbourg École et Observatoire des Sciences de la Terre Institut de Physique du Globe de Strasbourg Comportement hydro-thermique d'un écoulement de fluide dans une fracture rugueuse : Modélisation et application à des massifs fracturés Amélie Neuville Thèse présentée en vue d'obtenir le grade de : Docteur de l'Université de Strasbourg Discipline : Sciences de la Terre et de l'Univers Spécialité : Géophysique Soutenue publiquement le 29 Juin 2010 Composition du jury : M. Jean Schmittbuhl EOST, Strasbourg, France Directeur de thèse M. Renaud Toussaint EOST, Strasbourg, France Co-encadrant M. David Amitrano LGIT, Grenoble, France Rapporteur externe M. Harold Auradou FAST, Orsay, France Rapporteur externe M. François Cornet EOST, Strasbourg, France Rapporteur interne M. Albert Genter GEIE, France Examinateur M. Eirik Flekkøy Complex group, Oslo, Norvège Examinateur

  • cussions sur draix

  • particulier eirik

  • méthode de boltzmann sur réseau

  • sciences de la terre et de l'univers

  • flekkøy complex

  • carottes de draix

  • complex systems

  • explications géologiques

  • eirik flekkøy


Publié le : mardi 1 juin 2010
Lecture(s) : 68
Source : scd-theses.u-strasbg.fr
Nombre de pages : 237
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vidUnivjuryersit?FdeM.StrasbyourgM.?coleourg,etourg,ObservorteuratoireM.desertSciencesExaminateurdeSclaeTterreadrInstitutFdeAuradouPhRysiqueCornetduorteurGlobGEIE,egroup,deositionStrasbM.ourgEOST,CompranceortemendetThST,yrancedro-thermiqueM.d'unLGIT,?coRulemenM.tAST,deFuideorteurdansran?ouneStrasbfractureRrugueuseM.:teMoranced?lisationFlekk?yetNorvapplicationComp?dudes:massifsJeanfractur?shmittbuhlAm?lieStrasbNeuvilleFTh?seDirpr?sencteurt?eth?seenRenaudvueoussaind'obtenirEOleStrasbgradeFdeCo-enc:antDocteurDadeAmitranolGrenoble,'Universit?rancedeappStrasbourexternegHaroldDisciplineF:OrsaSciences,derancelaappTexterneerreFetisdeEOST,l'Univourg,ersranceSpapp?cialit?interne:AlbG?ophGenysiquerSoutenFueExaminateurpubliquemenEiriktComplexleOslo,29?geJuin2010FRemerMainz,ciementsdeJesoutien,tiens??terrain.remerciertenanceJeanXaScChristinehmittbuhldeetTRetelesnauledPTteoussaint?ctetdeem'avv?oircussionspropd?pos?etcetillonsujeterdeMercitinforma-h?notammensedansetleureMercincadr?e.deJetlespremerciel'EOST.painsiourbresleuror?conance,leleurmodispAlexandreonibilit?,pleurlespOrtegaadestDanielideence,imag?ainsiparqueaussipaideourparticuliertoutescnosconnaissances,discussionsanalysescientstiquess?ancesfructueusesm'aetduouvJean-Marcertes.laJeordinateursleskremercieAlain?galemenoirtlorsdeJem'aFiscvbienoirdelargemenappr?ci?tcetteaid?ede?oussaindiusergroupmes?r?sultats,s,lorsrdeecdeonf?rencessation.etesousetformevdelespublications.DraixMercits?remercieJeanourScmenhmittbuhldepicationsouroles?quipexcellenersit?tesnconditions?cmat?riellescesdonX,tremercie.j'aiAlainbour?n?ci?,saainsihnique,queprolom?trepAlainourplesdenomexemplebreusesetparticipatium?rique,onslesauxortifscongr?slorsetMercivisitesGegoutd'autresoirlabpremi?resoratoires,JedonnanRosetplieuinformatiques?tenancedesdivouvj'aierturesPqueMicj'aiefortcappr?ci?aes.dansMercid'enseignemenaussimonitorat?l'AluiMagalid'aetvbacoirleurincluseillanunegestiondimensionbiblioth?queexpb?rimenvtaledispdansbienmonlestraScvRenaudail.iMercidu?eRenaudl'EHDRATSoultz-sous-Foussainttd'apoiourprissestexplicationsmpsphdiscuterysiques,malesd?linomMercibreuxJean-PhilipptableauxMalet,recouvRema?tre,ertsJuliend'?quationsraetellettiscourh?masdis-asurvetecglissemendesdecouleJeurJos?spsupleerpouille-os?es,tsoncarottesoptimismeDraixetexplsong?ologiques.enKthousiasme.ehnJesonremerciee,Dal'UnivviddeAmitrano,oHaroldtAuradou,unFhanran?oisdeCornet,carottesEiriktomographieFlekk?yje,enAlbMerciert?GenSteyterpd'asonvetoirmainaccept?tecdeenjugerdumonlaser.tra?vCoailharddeourth?se,partageainsisesqueparpenourtiqueleursenremarquesnenricsonhissanettes.momenJespremerciepartag?s,EiriktFlekk?ydesded'escalade.m'a?vascaloirdeiniti?evauxguid?em?thomesdesutilisationsdecluster.Boltzmannremerciesurvierr?seau.etMerciBrendleaussiour?serviceslui,etaimainnsifr?quenqu'?desKnersutqueJorgenutilis?s.M??l?yatric,Baud,phelourrogneuxleurttr?sCobhardonm'accueilvdansaid?elemesCOM-hesPLEXt,groupdud'OsloelorsdedeTER.maremercievisitePierrat,d'unCarabinmois.JanineJehleshremercieouraussiaccueilpvourtleurleursoutienecacedanslamondeproJ'aijeteaucouppd'aostoirdomactoral.ositionJebiblioth?queremerciefournie,Albqueertbiblioth?quesGenJeanter,hmittbuhlainsitqueTlest.autresmemsou-Jegiaires,remercielesBinfamiltadivMesmaquemesd'aquevplusoipass?srlescononstribu?etau?b?s.onamis,d?roulemenourtbdetremesen-missions,concertstoujoursrsatoutvAnne,ects,leusourire.'EOJec?toremercieremercieaussietGilbourgeoiserttains,Brietzkue,etAudemomenCble.hamlesbaoMdut,?titionsDelphinel'EVUS,Fitzenz,vM?lanietGrob,italiennes.LaurencetJouniaux,ts,Oliviert,Lenglin?,iiCarolinesta-deoLivisiteursnage,lJulieSTMauryj'ai,yMarie-JeLouisemaNalevmesaza,StrasbMicouhaelloinNiebling,pYlevrestienRogister,lesAlonsexandratsRolland,ensemKatiaEnvautres,anrandonn?es,derersesWvotureserd,ouminesques,Christopher?pZaroli,ouainsidequeettousconleseautresapiermanenfranco-ts,Mercidoparticuli?remenctoran?ts,parenpOlivier,ost-doLaurencJulietorRapha?l.anf?rCollaboraLations?LaapartielptortanhantDanielsurGutenlesMexico,m?tho?desdesdes?eBollatlezTmanndesuriiir?seauersit?avi?t?aeectu?ed?pendescriptioncollab-deorationX,aunvonecdeleeectu?egroupeeoAMKSysik,(Awissenscdversit?ancederg,Material?s'UnivandedinComplet?xl'EOSTSparticipysteaums)ouillemen,etdug?ologiqueD?carottespartDraix.etomographie-r?alimensurt?cdetillPdehcarotteysiqueDraix,de?t?l'univparersit?groupd'Oslo,deaKvehn,ecektonophenInstitutparticulierGeoEirikhaften,G.l'UnivFlekk?yJohannes.bJos?Mainz.Ortega-Ram?rez,professeurivesT.able.des.ma.ti?res.Incttro.duction.1osc?tatofde.l'artthermal...............e.....lo.e.............macr.20.......solver.....opic.Inuenc.ow.au.simulations...er...atur.of....2theMesures.et.mo.d?les.de.fractures.rugueuses........micr.er.........aulic.......the.....Example.ap2.Moofd?lisationerturd'un.uxfrhonydraulique.dansmacruneerturfracture........Description.....25.osc.....opic..3VMo.d?lisation.des26transfertsadethecDiscussionhale.u.r................Thermal...............Denition.opic.opic.u....5quantitiesPlan.de.la.th?se....22.simulations.............Description.essur...........a.hydr.e.....V.macr.aulic.......of.e.r.hydr...Mo.aver.opic.ic6.I.?tudeThermaldu.couplage.h.ydro-thermique.dans.une.fracture.rugueusethesouseh.yp.oth?ses.de.lubricationof9al1tempMoeldd?lisation.et.?tudeVdumacrcompaportemen.t.h.ydro-tofhehaviore.rmique.dans.une.frac-etureacturd'ouvpertureatioauto-aneb13.1.1cIn.tro.duction.?.l'artic.le.et28bref.r?sum?........................18.ow................13.1.1.1.Choix.des.h.yp.oth?ses19etofm?thooscdesanddeoscr?solutionap.t.r.........Dimensionless........13.1.1.2.Quan.tication.d.u.ux.h.ydrauliqueHydretowdu.c.hamp.thermique...........14.1.1.3.?tude.des.ouv22erturesofhprydrauliqueseet.thermiques................22.of.micr15opic1.2aulicArticleerturPhysiceldal.R.eview.E..22.ariability.the.osc.hydr.ap.e.........22.e.the.actur.asp.ct.atio.the.aulic.....24.del.the.age.osc16hydrIntrloapductione.......24.ow...........................25.of.temp.atur.solve.................Example.a.c16micrDescriptionopicofertheer.oughness.of.the.fr.actur25eariability.the.osc.thermal.ertur...........26.ariability.the.b......17.Hydr.aulic.and.thermal.ow.eInuencquatiofofrnse.s.e.r.on.thermal.ehavior...27.and.onclusion....................18.Hydr.aulic.owv.J = 2
J = 0:5 J = 1
.extension..4.1.2.Me.si.....fractures...........alization...e...ydrau..28.Conclusion..75.p.ur.......the...?c.....Discussion...4.(Alp.in.......d?clenc.....terrain...4.1.5...4.2.1...1..29duction1.3.DiscussionCorcompl?mentitaire.dethel'articleg?othermique...et...sous.-.....he.......comp.formation.73.de.....4.1.1......31.1.3.1desEstimationglissemende.la.c.on.vduectionaln.apr?alablestdeurellele.n?glig?eh.Draix.Draix.....4.2.2..............31.1.3.2description?vdaluation84a.p.osteriorithedeontinuitylaviconductionSoultz-sous-Fdans.le57planhdedansla.fracture.313.21.3.3reCouplageRaosciencv.ec.l'?v.olution61del'approlahoisieg?om?trie.de.l'ouv.ertu.re....d?lisation.t.de.de.F.Description32e1.3.4oVscienalidit?.et.stabilit?.n.um?riquetrode.la.r?solution.n.um?rique........du.dans.ts34de2.?tude.de.l'in.uence.des.grandes.longueurs.d'ondeDescdetl'ouvLaerture.d.e.la4.1.4fracturelsurdesle.componsortemencarott?t.h.ydro-thermiquee39r?alis?e2.1fracturesG?n?ration.ndeum?rique.d'ouv.ertures.domin?es.par.plusieurs.grandeselongueurs.d'onde............Intr.................lo.lo.the.c.i.description.ontinuities.......ement.gy.i.des...site.de.or?ts40.2.2.?tude.du3.1.2comphangeortemenydrauliquetthermiquehlesyd.rauli.que....60.Article.p.ss.Comptes.endus.Ge.e...............3.3.de.c.c..41.2.3.?tude.du.comp.ortemen.t.thermique........71.Mo.du.ortemen.h.lique.la.fractur?e.Draix.es,.rance).4.1.du.t.et.s.n.t?r?t.tique43.2.4.?tude.statistique.du.comp.ortemen.t73hInydro-thermiqueduction........................44.2.4.1.F.ractures73aAnalysevr?leecuidesunlesrapphemenortded'asptsectterrainossible.p.and............................4.1.3.ription44glissemen2.4.2deFderacturesva.v.ec.un.rapp.ort.d'asp75ectConnaissanceslimitssurdelaMoerm?abilit?TI?RESmarnesMADraix,77etInformatiDESsurABLEsondageT.........79?tude........4.2.morphologique.t.ydrologique.s46lesIdeI.Reconstitution79duR?sum?compl'articleortemen1t.h.ydra.ulique.ou.h.ydro-.thermique.d'une.formation.g?ologique80sousArticlhDraixyp.oth?ses.de.lu-.brication.53.3.Application.directe.du.mo.d?le.h.ydro-thermique.sous82hoyp.oth?ses.de.lu-.brication.au.site.g?othermique.de.S.o.u.ltz-sous-F.or?ts.(Alsace,.F83reagnce)and57c3.1ofDescriptionstudiedudissiontnuetiesg?othermiqueQualitativeetofdediscson.but.sc.ien.tique....87.asur.of.morpholo.of.d.sc.si57.3.1.1.Pr?sen89tationdu.T.ABLEdeDES6MA136TI?RES.Statistic5.5alcompchardesacterizationcalciteofhorsthe155rypoughness.of.theendischelontinuityl'ouvsurfac.es146.?...els.y-.........tre.s.....4.3.4.ectrale.ect...(puits/massif.sur...dans.de.5.1.......e.es..94.Conclusionection-diusion.....ossibles...x...de...v.....est.......ec.par.sur.sur.136.....spatiales...Disc.ti.....Mo.hors100ChoixRr?seauefernencortemenesde...........des.de.l'?quation.l'aide.faces.......R?solution.l'aide.cen.......t.......pratiques.de.....de.165.ysiques..1016.24.2.3fractureR?sum?.deTl'articleydrauliqueDraix.2..une...vii.........a.lois.obten.de.4.4.repr?sen.ertures.es....i.Reconstitution.d'autres......105?c4.2.4enArticl.e.Draix1442si.dissol.de.........I.h.fracture.yp.149.la.Boltzmann.yp.c.tr?es.:.h.yp.cation................107.Intr5.2otroductiones.m?tho.sur.R?solution.Na.3D.r?seau.ercubique.tr?es.............156.l'?quation.3D.r?seau.?...............aux.s....108.Ap.ertur.e.r5.6ecclaonstruction..........en.m?tho.sur.Relations.param?tres.n.......ests.dans.b.parall?les...166.sur.t....109.Statistic.al6.2.1.acharvacterizationsinof.the.ap.ertur.es..............132.Comparaison.v.les.d'?c.les.ues116m?thoHydrspaulic136prDiscussionoplaertiestativit?ofouvthemeDr?aixaspforpratmquea4.4.1tdeionerture....pistes.............4.4.2.helles.mises.jeu.fractur?)121.Conclusion......4.4.3.us.on.la.u.on.la.................I.I.d?lisation.ydro-thermique.une.rugueuse.h.oth?ses.lubrication.5.de.m?tho.:125surApphendixercubique:facesExpeerimental-pr153otoBibliographieccompolt.ydro-thermique.h.oth?ses.lubri-............................126.R.efer.enc.es..153.Rapp.in.ductifs.princip.d.la.de.Boltzmann.r?seau.5.3.de.de.vier-Stok.en.?.d'un.h.p.?.cen....................127.4.2.5.Image.compl?men.taire5.4desdearticlesd'advDraixen1-2?.d'un.h.ercubique.faces.tr?es..............130.4.3.Discussion.sur.la.mesure158deConditionslalimimorphologieeetpde.l'ouv.erture.d'une.fracture.130.4.3.1.P.ertinence.de.l'utilisation.d'un.prolom?tre160laserRaisons.du.hoi.de.m?tho............130.4.3.2.Comparaison.en163treMiseles?uvrereconstitutionslad'ouvdeerturBoltzmanner?seaus6.1articiellesenetlesnaturellesph.et.um?riques...........165.T.de.?rication,.une.?.ord.plans.........6.2.1.ests.le.ortemen.h................1311664.3.3TQuanaticationecdvitesseeuso?dalelaespacerugosit?........166...TcoinABLE5DESd'unMAourTI?RES.6.2.1.b18T.estdeasurvQuanec.un?e.vitesse.constan.te.:.v194?ricationnomdulaprolydrauliquede.vitesse6.4.1.cparab6.4.2olique..u.....h.P.....taires.our.193...h.t...de...comp.de.......thermique167.6.2.2hTReynoldsestspsurtleoth?sescomp.ortemendet.thermique..d?lisation.lubrication.............193.e.M?tho.e...corr?lation.de...taires167M?tho6.2.2.adeProlBibliographiededetemp.?Observratcr??sure.dans175leationcastd'unendiusivit?.ther-.mique.iden.tique.dans.la.roortemencpr?sencehe.et.leortemenuidee.bre.d?r?.Conclusions.ectiv.Comp.ydro-thermique.h.lubricati....168Estimation6.2.2.bpT.est.a.v.ec189uneydro-thermiqueconductivit?oth?sesn.ulle.dans.laectivro.c.he..............190168Images6.2.2.cl'analyseLimitesdesn193um?riquesutilis?eplaourd'unela.r?solution.d'advCartesection-diusionlcul?es168s6.3.Comparaison.?.laImagesmoled?lisation201thermiquedesimpli?eetduvier-1.2,esdansviiiunebrefrac-Reynoldsture.?17b6.4.1.aordsationplanstourbillonsparall?leparsmorphologie.....6.4.1.b.tic.du.ortemen.h.e.pr?sence.tourbillons.........................176.Comp.t.en170d'un6.3.1.Prol.de.temp180?ratureCompquartiquet.ydro-th.rmique.nom.de.mo...180.et.ersp.es.7.ortemen.h.so.s.yp.de.on....170.6.3.2.?v187olutionpratiquedelalaerm?abilit?tempmassif?.r.a.t.ure.de.la.ro.cMoheh.hors.yp.de...........189.ersp.es........173.6.4.Exemple.de.comp.ortemen.t.h.ydro-thermique.dans.une.fracture.?.b.ords.platsAnnexespAerturbcompl?men?sdepardunrugosit?coinfractures.Draix.A.1.de.p.corriger.d?riv.lin?aire.surface.........A.2.de.ca.p.le.fractures.Draix...........B.suppl?men.sur.couplage.ydro-thermique.C175de6.4.1BoltzmannCompr?seauortemen?quationtNahSydro-thoke203rmique211?faible

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