Composite element method for modelling transient groundwater flow in fractured media and its application to slope stability problem
(Méthode d'élément composite pour la modélisation de l'écoulement transitoire des eaux souterraines dans les milieux fracturés et son application au problème de stabilité de la pente)

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Hou, Xiaoping
Date de soutenance : 29/06/2017
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université de Wuhan (Chine) 

Langue : Anglais
Directeur(s) de thèse :  Shahrour, Isam ; Chen, Shenghong
Laboratoire : Laboratoire de génie civil et géo-environnement (LGCgE)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille)

Classification : Sciences de l'ingénieur
Discipline : Génie civil
Mots-clés : Méthode des éléments composites
Méthode d’équilibre limite
Eaux souterraines -- Écoulement -- Modèles mathématiques
Roches -- Fracturation
Niveau hydrostatique
Pertes et versants rocheux -- Stabilité

Résumé : Ce travail de thèse propose un modèle numérique complet pour l'écoulement transitoire des eaux souterraines dans les milieux poreux et fracturés et son application sur l’analyse de la stabilité des pentes sous l’effet d’une diminution du niveau de l’eau dans un réservoir. L’écouement de l’eau dans les milieux fracturés est complexe, en raison de la présence d'un grand nombre de fractures et de fortes variations dans les propriétés géométriques et hydrauliques de ces milieux. La thèse est organisée en six chapitres. Le premier chapitre pésente les problèmes abordés et les objectifs de la thèse. Le 2nd chapitre présente une synthèse des analyses numériques de l'écoulement dans les milieux fracturés et de ses effets sur la stabilité des pentes. Le 3ème chapitre présente le développment d’un modèle numérique d'écoulement transitoire saturé dans des milieux fracturés avec une surface libre en utilisant la méthode des éléments composites (CEM). Le 4ème chapitre présente un modèle numérique d'écoulement transitoire à saturation variable, dans les milieux fracturés à l'aide du CEM. Le 5ème chapitre présente une étude de la stabilité des pentes sous l’effet de variation des paramètres hydrauliques et de résistance des sols, et da géométrie des pentes. Le 6ème chapitre présente une étude paramétrique de l'influence des caractéristiques de fracture sur l'écoulement transitoire et la stabilité d’une pente soumise à des conditions de diminution.


Résumé (anglais) : This thesis presents a comprehensive numerical method for analyzing transient groundwater flow in porous and fractured media and its application to the analysis of the stability of soil and rock slopes subjected to transient groundwater flow induced by reservoir drawdown conditions. Compared to that of porous media, the analysis of flow in fractured media is relatively complex, due to the presence of a large number of fractures and strong variations in geometric and hydraulic properties. The thesis is organized in six chapters. Chapter 1 presents the issues to be addressed and the thesis objectives. Chapter 2 discusses basic theories related to the numerical analysis of groundwater flow in fractured media and its effects on slope stability. Chapter 3 develops the numerical model of transient, saturated flow in fractured media with a free surface using the composite element method (CEM). Chapter 4 presents the numerical model of transient, variably-saturated flow in fractured media using the CEM. Chapter 5 includes an investigation of the stability of homogeneous soil slopes under drawdown conditions, depending on the drawdown rate, hydraulic and strength parameters of soils, and slope geometry. The last chapter presents a parametric study on the influence of fracture characteristics on transient flow and stability of layered rock slope subjected to drawdown conditions.


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