1. Problème de référence#

1.1. Géométrie du problème 2D (modélisation A)#

Il s’agit d’un bloc carré de côté \(L=10m\) . Ce bloc présente deux discontinuité discontinuités de type interface (interface non maillée qui est introduite dans le modèle par l’intermédiaire des level-sets grâce à l’opérateur DEFI_FISS_XFEM). La première est repérée par la level-set normale d’équation \({\mathit{lsn}}_{1}=Y-\mathrm{0.5X}-0.2\) et traverse entièrement la bloc dans la direction horizontale. La deuxième interface est repérée par la level-set normale d’équation \({\mathit{lsn}}_{2}=Y+\mathrm{0.5X}+0.2\) . Elle se branche sur la lèvre inférieure de la première interface. La deuxième interface n’existe donc que dans la partie du bloc telle que \({\mathit{lsn}}_{1}<0\) . Le point de jonction entre les deux interfaces vérifie \({\mathit{lsn}}_{1}={\mathit{lsn}}_{2}=0\) et a pour coordonnées \((-0.4,0)\) . Le domaine est ainsi découpé en 3 blocs, un bloc inférieur, un bloc supérieur et un bloc intermédiaire situé entre les deux interfaces. Les points \(A(5,0)\) , \(B(-3,-1.3)\) , \(C(3,-1.7)\) et \(D(3,1.7)\) seront utilisés pour l’application des conditions aux limites et l’évaluation des grandeurs testées.

On représente sur la Figure la géométrie du bloc.

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Figure 1.1-a : Géométrie du problème 2D

1.2. Géométrie du problème 3D (modélisation B)#

Il s’agit d’un bloc de hauteur \(\mathit{LZ}=10m\) , de longueur \(\mathit{LX}=10m\) et de largeur \(\mathit{LY}=2m\) . Ce bloc présente deux discontinuité discontinuités de type interface (interface non maillée qui est introduite dans le modèle par l’intermédiaire des level-sets grâce à l’opérateur DEFI_FISS_XFEM). La première est repérée par la level-set normale d’équation \({\mathit{lsn}}_{1}=Z-\mathrm{0.5X}-0.2\) et traverse entièrement la bloc dans la direction horizontale. La deuxième interface est repérée par la level-set normale d’équation \({\mathit{lsn}}_{2}=Z+\mathrm{0.5X}+0.2\) . Elle se branche sur la lèvre inférieure de la première interface. La deuxième interface n’existe donc que dans la partie du bloc telle que \({\mathit{lsn}}_{1}<0\) . La courbe de jonction entre les deux interfaces vérifie \({\mathit{lsn}}_{1}={\mathit{lsn}}_{2}=0\) et a pour équation \(\lbrace \begin{array}{c}X=-0.4\\ Z=0\end{array}\) . Le domaine est ainsi découpé en 3 blocs, un bloc inférieur, un bloc supérieur et un bloc intermédiaire situé entre les deux interfaces. Les points \({A}_{1}(5,-1,0)\) , \({A}_{2}(5,1,0)\) \(B(-3,-1,-1,3)\) , \(C(3,-1,-1.7)\) et \(D(3,-1,1.7)\) seront utilisés pour l’application des conditions aux limites et l’évaluation des grandeurs testées.

On représente sur la Figure la géométrie du bloc.

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Figure 1.2-a : Géométrie du problème 3D

1.3. Propriétés des matériaux#

Les paramètres donnés dans le Tableau , correspondent aux paramètres utilisés pour la modélisation dans le cas couplé hydro-mécanique. La loi de couplage utilisée est “LIQU_SATU”.

Liquide (eau)

Viscosité \({\mu}_{w}(\mathit{en}\mathit{Pa.s})\) Module de compressibilité \(\frac{1}{{K}_{w}}(\mathit{en}{\mathit{Pa}}^{\text{-1}})\) Densité du liquide \({\rho}_{w}(\mathit{en}\mathit{kg}/{m}^{3})\)

\({10}^{\text{-3}}\) \({5.10}^{\text{-10}}\) \(1\)

Paramètres élastiques

Module de Young \(E(\mathit{en}\mathit{MPa})\) Coefficient de Poisson \(\nu\) Coefficient de dilatation thermique \(\alpha (\mathit{en}{K}^{\text{-1}})\)

\(5800\) \(0\) \(0\)

Paramètres de couplage

Coefficient de Biot \(b\) Masse volumique homogénéisée initiale \({r}_{0}(\mathit{en}\mathit{kg}/{m}^{3})\) Perméabilité intrinsèque \({K}^{int}(\mathit{en}{m}^{2}/s)\)

\(1\) \(2,5\) \({1,01937}^{\text{-19}}\)

Tableau 1.3-1 : Propriétés du matériau

D’autre part les forces liées à la pesanteur (dans l’équation de conservation de la quantité de mouvement) sont négligées. La pression de pore de référence est prise nulle \({p}_{1}^{\text{ref}}=0\mathit{MPa}\) et la porosité du matériau est \(\varphi =0,15\) .

On prend \(\nu =0\) afin d’avoir un problème unidimensionnel.

1.4. Conditions aux limites et chargements#

Cas 2D

Les conditions aux limites que l’on peut appliquer sur le domaine sont de deux types:

  • conditions de type Dirichlet,

  • conditions de type Neuman.

Les conditions de Dirichlet sont:

  • les déplacements suivants \(x\) sont bloqués dans tout le domaine. Le problème est ainsi unidirectionnel suivant \(y\) ,

  • les déplacements suivant \(y\) sont bloqués sur la face inférieure et la face supérieure du bloc,

  • afin de bloquer les déplacements de corps rigide du bloc situé entre les deux interfaces, on encastre le point \(A\) .

Les conditions de Neumansont:

  • on applique une pression mécanique répartie constante \(P=10\mathit{MPa}\) sur chacune des lèvres des interfaces,

  • la pression de pore est fixée à \({p}_{1}=0.2\mathit{MPa}\) dans le bloc inférieur,

  • la pression de pore est fixée à \({p}_{2}=0.4\mathit{MPa}\) dans le bloc intermédiaire situé entre les deux interfaces,

  • la pression de pore est fixée à \({p}_{3}=0.6\mathit{MPa}\) dans le bloc supérieur.

Cas 3D

Les conditions aux limites que l’on peut appliquer sur le domaine sont de deux types:

  • conditions de type Dirichlet,

  • conditions de type Neuman.

Les conditions de Dirichlet sont:

  • les déplacements suivants \(x\) et les déplacements suivant \(y\) sont bloqués dans tout le domaine. Le problème est ainsi unidirectionnel suivant \(z\) ,

  • les déplacements suivant \(z\) sont bloqués sur la face inférieure et la face supérieure du bloc,

  • afin de bloquer les déplacements de corps rigide du bloc situé entre les deux interfaces, on encastre les points \({A}_{1}\) et \({A}_{2}\) .

Les conditions de Neuman sont:

  • on applique une pression mécanique répartie constante \(P=10\mathit{MPa}\) sur chacune des lèvres des interfaces,

  • la pression de pore est fixée à \({p}_{1}=0.2\mathit{MPa}\) dans le bloc inférieur,

  • la pression de pore est fixée à \({p}_{2}=0.4\mathit{MPa}\) dans le bloc intermédiaire situé entre les deux interfaces,

  • la pression de pore est fixée à \({p}_{3}=0.6\mathit{MPa}\) dans le bloc supérieur.