A hydromechanical coupling model of a rock fracture under normal stress was developped. The geometry of fracture void is generated using a stochastic model. The flow calculation is done by the void discretization (FEM). The boundary elements method (BEM) is used to compute fracture normal displacement. This paper presents the methods used and some simulation results.
Un modèle de couplage hydromecanique d'une fracture sous contrainte normale a ete developpe. La geometrie du vide de la fracture est generee en utilisant un modèle stochastique. Le calcul hydraulique se fait par la discretisation du vide (FEM). La methode des elements frontières (BEM) est utilisee pour calculer le deplacement normal de la fracture sous contrainte normale. L'article presente la demarche utili see ainsi que les resultats obtenus pour differentes simulations.
Ein hydromechanisches Momentenmodell eines Bruches unter Normalspannung ist entwichelt worden. Die Geometrie des Hohlraumes des Bruches wird mit Hilfe eines stochastischen Modells ermittelt. Die hydraulische Berechnung erfolgt durch Diskretisierung des Hohlraumes (FEM). Die Methode des Grenzelemente wird angewendet, um die Normalversetzung des Bruches unter Normalspannung zu berechnen. Der vorliegende Artikel stellt die angewendete Vorgehensweise und ebenso die ermittelten Resultate verschiedener Simulationen dar.
La connaissance du comportement hydromecanique des massifs rocheux fractures est primordiale dans l'etude des ouvrages souterrains destines aux stockages de dechets. Quand le fluide traverse une fracture, I'ecoulement s'effectue dans les chenaux preferentiels. L'ecoulement depend de la fraction des surfaces en contact, de la distribution des surfaces en contact, ainsi que des ouvertures de la fracture. Tous les paramètres sont fonction de la contrainte appliquee sur la fracture. Brown (1987) propose un modèle numerique en utilisant la methode des differences finies pour simuler I'ecoulement dans une fracture de geometrie fractale. Tsang et al. (1987) propos, pour Ie même but, un autre type de modèle numerique qui utilise la methode des elements finis pour la discretisation du vide. Dans Ie modèle de Tsang et al., la fracture est supposee de forme carree et composee de deux surfaces symetriques, avec une ouverture variable. Ce modèle rend compte l'existence du phenomène de la chenalisation de l'ecoulernent dans la fracture. Sur la base de ce modèle, nous avons developpe un modèle numerique plus general applique au cas où la fracture est de forme rectangulaire et où les epontes sont symetriques ou non symetriques. Un paramètre designant Ie plan moyen de la fracture est introduit dans notre modèle pour simuler l'imbrication de la fracture. Chen (1990) et Bruel (1990) proposent un modèle numerique similaireen utilisantla methode des elements frontieres (Crouch et aI., 1981) pour calculer Ie deplacernent normal d'une fracture sous contrainte normale. Ce modèle s'avère pratique et efficace. II est base sur la theorie de Rongved et al. (1957). En ce qui concerne Ie couplage hydromecanique, Bruel (1990) associe son modèle mecanique au modèle hydraulique propose par Cacas (1989) base sur la conception d'une conductivite hydraulique integree pour etudier Ie comportement hydromecanique d'un reseau de fractures circulaires. Chen (1990) associe son modèle mecanique à un modèle hydraulique base sur la methode des elements frontières proposee par Brebbia (1978) pour etudier l'effet de certains paramètres statistiquesde ladistribution de l'ouverture sur les proprietes hydromecaniques de fractures carrees. Son modèle de couplage necessite deux maillages differents pour Ie calcul hydraulique et le calcul mecanique respectivement. En plus, dans son modèle hydraulique, Chen (1990) suppose que I'ouverture hydraulique est constante partout dans la fracture. Cette simplification semble très discutable.