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Modèles constitutifs en mécanique des roches
Les conditions critiques pour un nombre importants de problèmes géologiques et géotechniques dépendent de processus dynamiques qui se produisent à des conditions de température et de pression variées, et potentiellement sur une échelle de temps géologique. Dans ce contexte, des modèles constitutifs fiables pour estimer le risque de rupture des géomatériaux sous les charges anthropiques et tectoniques sont essentiels. Dans notre groupe, nous développons des modèles constitutifs cohérents sur le plan thermodynamique pour les géomatériaux visant à prédire (i) la rupture du matériau et la localisation de la déformation, (ii) la transition de la rupture fragile à la rupture ductile en fonction des conditions de pression, de température et de taux de déformation, (iii) l’évolution des propriétés de transport (porosité et perméabilité) à travers tous les styles de rupture.
Mécaniques de la sismicité induite
Les sources de fluides dans le sous-sol, qu’elles soient naturelles ou anthropiques, sont connues pour être responsables du déclenchement de glissements asismiques sur les surfaces de failles environnantes. Les sources de fluides naturelles transitoires, telles que les réactions de déshydratation métamorphiques, peuvent entraîner le déclenchement d’essaims sismiques, d’événements de glissement lent ou de tremblements épisodiques. En revanche, l’injection de fluides réalisée dans le cadre d’applications énergétiques et de stockage souterrain peut entraîner le déclenchement de glissements asismiques, et potentiellement - si elle n’est pas maîtrisée - à des événements sismiques induits majeurs. Nos recherches se concentrent sur une compréhension mécaniste du couplage entre la pressurisation des fluides et le glissement des failles, et pourraient donc avoir des implications importantes pour atténuer le risque de sismicité induite.
Production et stockage d’énergie géothermique
La production d’énergie géothermique consiste à extraire la chaleur du sous-sol en pompant un fluide dans des réservoirs géologiques profonds. La chaleur extraite peut être utilisée de différentes manières, telles qu’une utilisation directe avec le chauffage urbain ou pour générer de l’électricité si des températures plus élevées sont extraites. Cette technologie permet de produire une énergie décarbonée et est donc essentielle pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles. Plusieurs défis sont généralement rencontrés lors du développement de cette technologie, tels que les difficultés à maintenir des taux d’injection et de production durables, les impacts des contraintes thermiques sur les propriétés de transport, et le risque de sismicité induite pendant le développement (traitements de stimulation) ou les opérations. Nos recherches visent à caractériser le rôle des variations de pression et de température des fluides autour des puits géothermiques et les impacts de la déformation qu’elles induisent sur les propriétés de transport et sur la stabilité des failles environnantes.
Stockage géologique de dioxyde de carbone et d’hydrogène
Le stockage souterrain de dioxyde de carbone consiste à injecter du dioxyde de carbone sous forme supercritique, dans des roches poreuses du sous-sol à des profondeurs supérieures à 1 km. Le dioxyde de carbone ainsi stocké a vocation à être permanent afin de réduire les émissions carbones. Le stockage d’hydrogène, quant à lui, a vocation à être cyclique. Le gaz d’hydrogène est stocké temporairement en sous-sol pour être extrait ultérieurement afin de satisfaire des pics de demandes d’énergie. Cette technologie a pour ambition de palier au caractère intermittent d’un certain nombre d’énergies renouvelables telles que le solaire ou l’éolien et permettrait donc de décarboner de nombreux secteurs de l’industrie qui reposent aujourd’hui sur des ressources fossiles. Nos recherches portent sur les enjeux techniques liés au stockage souterrain tel que le risque de fuite, à la quantification des incertitudes dans la caractérisation des réservoirs et au risque de sismicité induite.
