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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Couplages électrocinétiques en milieux poreux non-saturés

ALLEGRE, Vincent (2010) Couplages électrocinétiques en milieux poreux non-saturés. Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.

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Résumé

Cette thèse a pour objet l’étude des couplages électrocinétiques en milieux non-saturés : d’une part les phénomènes d’électrofiltration liés à l’écoulement de l’eau, et d’autre part les couplages sismo-électriques, c’est à dire le champ électrique associé à la propagation d’une onde sismique sur le terrain. Ces couplages existent en raison du mouvement de particules chargées présentes dans l’eau. Le premier axe développé est une approche expérimentale. Des différences de potentiels d’électrofiltration ont été mesurées lors d’expériences de drainage réalisées dans une colonne de sable. Ces mesures combinées aux mesures des conditions hydrodynamiques ont mené aux premiers enregistrements continus de coefficients d’électrofiltration C en fonction de la saturation Sw. Les valeurs de coefficients normalisées ne varient pas de fa¸con monotone avec la saturation Sw. En effet, C augmente lorsque Sw diminue jusqu’à atteindre un maximum pour Sw égale à 65-85%, puis diminue avec la saturation. En outre, les valeurs expérimentales semblent pouvoir dépasser d’un facteur 100 la valeur mesurée à saturation. Ce comportement a été observé de façon similaire lors de trois expériences de drainage. La modélisation de ces signaux constitue le deuxième axe de travail. Une nouvelle expression, intégrant une contribution dynamique liée aux variations temporelles de pression, est proposée. Les résultats illustrent la nécessité d’intégrer cette contribution dynamique pour modéliser les signaux d’une des expériences, particulièrement lorsque C augmente pour Sw =[0.65-0.85 ; 1]. La dernière expérience tend à montrer que les conditions d’écoulement, et plus précisément le flux hydrique, pourraient jouer un rôle important dans le comportement de C. Le dernier axe développé est une approche de terrain. Les amplitudes de signaux sismo-électriques ont été étudiées en non-saturé, par la mesure d’un champ électrique Ex et d’un déplacement sismique ux, et comparées au calcul de fonctions de transfert Ex/üx. Une image de saturation du sol a été déduite de l’interprétation conjointe de données radar et de résistivité électrique. Les amplitudes sismoélectriques liées aux arrivées des ondes P et des ondes de surface, traitées indépendamment, ont pu être comparées à la teneur en eau, puis à des mesures de résistances électriques. Les résultats suggèrent que ces amplitudes sont plus faibles en milieu non-saturé. De plus, le traitement des ondes de volume et des ondes de surface a montré que ces dernières doivent être considérées indépendamment.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Informations complémentaires:Directeurs de thèse : Laurence Jouniaux, François Lehmann et Pascal Sailhac
Discipline de la thèse / mémoire / rapport :Sciences de la Terre et de l’Univers. Géophysique
Mots-clés libres:hydrogéophysique ; électrofiltration ; potentiels spontanés ; sismo-électrique ; écoulements non-saturés ; zone non-saturée ; propriétés électriques
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 550 Sciences de la Terre > 551 Géologie, hydrologie, météorologie > 551.3 Phénomènes de surface et exogènes et leurs agents. Érosion
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences de la nature et mathématiques > 550 Sciences de la Terre > 551 Géologie, hydrologie, météorologie > 551.3 Phénomènes de surface et exogènes et leurs agents. Érosion

UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-15 Sciences de la terre et de l’univers, environnement
UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-14 Eau, environnement, aménagement, urbanisme
Code ID:2175
Déposé le :14 Septembre 2011

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