Fluid Injection Influence on Fracture Propagation Near an Underground Drift

International audienceThis study analyzes the propagation of fractures around a gallery submitted to fluid injection. After recalling some concepts of fracture modeling in a porous medium, 2D simulations are carried out with the finite element code Disroc®. These simulations account for the anisotropy of the in-situ stress state. The impact of hydro-mechanical couplings under the effect of fluid injection is addressed by three approaches of increasing complexity: 1- The pressure is assumed to act only in the existing fractures and in the tunnel with no coupling in the rock mass. 2- The pressure field is assumed stationary, obtained from an independent simulation, and used as an input for the mechanical calculation. 3- The transient flow of the fluid in the fracture and in the rock, mass is considered and coupled with the mechanics. A comparison of these approaches clarifies the various contributions of hydromechanical couplings on fracture propagation over different time horizons

Fluid Injection Influence on Fracture Propagation Near an Underground Drift

International audienceThis study analyzes the propagation of fractures around a gallery submitted to fluid injection. After recalling some concepts of fracture modeling in a porous medium, 2D simulations are carried out with the finite element code Disroc®. These simulations account for the anisotropy of the in-situ stress state. The impact of hydro-mechanical couplings under the effect of fluid injection is addressed by three approaches of increasing complexity: 1- The pressure is assumed to act only in the existing fractures and in the tunnel with no coupling in the rock mass. 2- The pressure field is assumed stationary, obtained from an independent simulation, and used as an input for the mechanical calculation. 3- The transient flow of the fluid in the fracture and in the rock, mass is considered and coupled with the mechanics. A comparison of these approaches clarifies the various contributions of hydromechanical couplings on fracture propagation over different time horizons

Mechanical stability of salt caverns under intensive gas storage conditions using LOCAS and DISROC

International audienceIn gas storage operations, injection and withdrawal rates can reach high levels to meet increasing demand. Salt caverns intensive exploitation methods introduce significant mechanical challenges, particularly wall spalling. Spalling involves the detachment of plates or blocks from the cavern walls or roof, occurring with minimal volume loss, unlike progressive closure through creep. This study focuses on the detachment of overhanging blocks within specific salt caverns. Wall spalling is of particular concern because it can compromise the structural stability of the caverns, damaging well tubing posing risks to both the safety and the efficiency of storage operations. This article explores the mechanical stability of salt caverns using two finite element software. LOCAS software identifies potential failure zones in continuous media. It helps to examine damage initiation due to salt dilation and the onset of effective tensile stresses at the cavern wall. Dilatancy refers to the volume increase accompanying material deformation under stress, leading to microcracks formation. DISROC software simulates crack initiation and propagation for detailed failure analysis. It employs joint element model to visualize failure mechanisms in the selected cavern blocks. Simulating crack formation and propagation at the joints between blocks, offers a detailed perspective on how failure develop and extend within the cavern structure. These two methods are compared to assess the onset of damage and associated mechanisms in salt caverns under intensive gas storage conditions

Mechanical stability of salt caverns under intensive gas storage conditions using LOCAS and DISROC

International audienceIn gas storage operations, injection and withdrawal rates can reach high levels to meet increasing demand. Salt caverns intensive exploitation methods introduce significant mechanical challenges, particularly wall spalling. Spalling involves the detachment of plates or blocks from the cavern walls or roof, occurring with minimal volume loss, unlike progressive closure through creep. This study focuses on the detachment of overhanging blocks within specific salt caverns. Wall spalling is of particular concern because it can compromise the structural stability of the caverns, damaging well tubing posing risks to both the safety and the efficiency of storage operations. This article explores the mechanical stability of salt caverns using two finite element software. LOCAS software identifies potential failure zones in continuous media. It helps to examine damage initiation due to salt dilation and the onset of effective tensile stresses at the cavern wall. Dilatancy refers to the volume increase accompanying material deformation under stress, leading to microcracks formation. DISROC software simulates crack initiation and propagation for detailed failure analysis. It employs joint element model to visualize failure mechanisms in the selected cavern blocks. Simulating crack formation and propagation at the joints between blocks, offers a detailed perspective on how failure develop and extend within the cavern structure. These two methods are compared to assess the onset of damage and associated mechanisms in salt caverns under intensive gas storage conditions

Mechanical stability of salt caverns under intensive gas storage conditions using LOCAS and DISROC

International audienceIn gas storage operations, injection and withdrawal rates can reach high levels to meet increasing demand. Salt caverns intensive exploitation methods introduce significant mechanical challenges, particularly wall spalling. Spalling involves the detachment of plates or blocks from the cavern walls or roof, occurring with minimal volume loss, unlike progressive closure through creep. This study focuses on the detachment of overhanging blocks within specific salt caverns. Wall spalling is of particular concern because it can compromise the structural stability of the caverns, damaging well tubing posing risks to both the safety and the efficiency of storage operations. This article explores the mechanical stability of salt caverns using two finite element software. LOCAS software identifies potential failure zones in continuous media. It helps to examine damage initiation due to salt dilation and the onset of effective tensile stresses at the cavern wall. Dilatancy refers to the volume increase accompanying material deformation under stress, leading to microcracks formation. DISROC software simulates crack initiation and propagation for detailed failure analysis. It employs joint element model to visualize failure mechanisms in the selected cavern blocks. Simulating crack formation and propagation at the joints between blocks, offers a detailed perspective on how failure develop and extend within the cavern structure. These two methods are compared to assess the onset of damage and associated mechanisms in salt caverns under intensive gas storage conditions

Étude expérimentale et numérique de la durabilité du gypse dans les structures géotechniques : Approche couplée hydro-mécanique et chimique

The extension of anthropogenic activities leads to the development of infrastructure in areas rich in gypsum and therefore subject to the hazards of land movement (sliding) and cavities (settling/collapse). If the dissolution kinetics of this highly soluble material (2.5 g/L at 20°C) have been the subject of numerous studies, the poromechanical properties of the different facies of this rock remain less well known. Although this low permeability rock has a porous structure allowing fluid circulation, it is often considered impermeable and subject to simple dissolution by regression of its surface in contact with surrounding fluids, without formation of gradient alteration. This thesis work begins with a fine characterization of 6 gypsum facies whose total porosity (Nt) is between 0 and 12% with elastic moduli (E) from 14 to 36 GPa. The petrographic, mineralogical and chemical analysis supplemented by porosimetry measurements by mercury intrusion made it possible to develop a classification of gypsum facies linked to their capacity to form preferential paths during dissolution. Percolation tests then demonstrate the feasibility of flow through gypsum rocks depending on the facies. The development of alteration gradient linked to the visible effects of dissolution with the increase in pore diameters followed or not by the appearance of preferential paths depending on whether or not the pore size reaches a threshold value in terms of size. In parallel, dissolution tests on powder produced parameters characteristic of the dissolution rate of gypsum with n 1.7 to 2.7 and 02 to 7.10-2 mol/m²/sec demonstrating the low impact of facies on these parameters. The variation of the parameters agitation speed of the suspensions (or flow speed), temperature and particle size of the powders tested made it possible to determine respectively the dissolution rate at zero speed (0), the activation energy of the process of dissociation for gypsum facies surface sites (Ea) and the role of specific grain surface area. All of these chemical parameters and microstructural parameters (porosity, pore diameter, etc.) obtained experimentally respectively on the powders and the percolated specimens ultimately fed into a model for predicting the evolution of the mechanical and hydraulic properties of gypsum materials. in the presence of a dissolution process (Hydro Mechanical and Chemical modeling or HMC with coupling of effects). The model was successfully implemented in the Disroc finite element calculation code to simulate the evolution on a small scale of specimens percolated in the laboratory and on a larger scale of the mechanical stability of a geotechnical structure subjected to a fluid flow under saturated, seeping into a pocket of gypsum.L’extension des activités anthropiques conduit au développement d’infrastructures dans des zones riches en gypse et soumises de ce fait aux aléas mouvement de terrain (glissement) et cavité (tassement/effondrement). Si la cinétique de dissolution de ce matériau fortement soluble (2,5 g/L à 20°C) a fait l’objet de nombreuses études, les propriétés poromécaniques des différents faciès de cette roche restent moins bien connues. Bien que cette roche à faible perméabilité dispose d’une structure poreuse permettant une circulation de fluide, elle est souvent considérée comme imperméable et faisant l’objet d’une simple dissolution par régression de sa surface au contact des fluides environnants, sans formation de gradient d’altération. Ce travail de thèse débute par une caractérisation fine de 6 faciès de gypse dont la porosité totale (Nt) est comprise entre 0 et 12% avec des modules élastiques (E) de 14 à 36 GPa. L’analyse pétrographique, minéralogique, chimique complétée par des mesures de porosimétrie par intrusion de mercure a permis d’élaborer une classification des faciès gypseux mis en relation avec leur capacité à former des chemins préférentiels lors de la dissolution. Des essais de percolation démontrent ensuite la faisabilité d’un écoulement à travers les roches gypseuses selon le faciès. Le développement de gradient d’altération lié aux effets visible de la dissolution avec l’augmentation des diamètres de pore suivie ou non par l’apparition de chemins préférentiels selon que la taille des pores atteint ou non une valeur seuil en termes de taille. En parallèle, des essais de dissolution sur poudre ont produit des paramètres caractéristiques de la vitesse de dissolution du gypse avec n 1,7 à 2,7 et 02 à 7.10-2 mol/m²/sec démontrant le faible impact du faciès sur ces paramètres. La variation des paramètres vitesse d’agitation des suspensions (ou vitesse d’écoulement), température et granulométrie des poudres testées a permis de déterminer respectivement le taux de dissolution à vitesse nulle (0), l’énergie d’activation du processus de dissociation pour les sites de surface des faciès gypseux (Ea) et le rôle de la surface spécifique des grains. L’ensemble de ces paramètres chimiques et des paramètres microstructuraux (porosité, diamètre de pore,…) obtenus expérimentalement respectivement sur les poudres et les éprouvettes percolées ont alimenté au final un modèle de prédiction de l’évolution des propriétés mécaniques et hydrauliques des matériaux gypseux en présence d’un processus de dissolution (modélisation Hydro Mécanique et Chimique ou HMC avec couplage des effets). Le modèle a été implémenté avec succès dans le code de calculs aux éléments finis Disroc pour simuler l’évolution à petite échelle des éprouvettes percolées au laboratoire et à plus grande échelle de la stabilité mécanique d’un ouvrage géotechnique soumis à un écoulement de fluide sous saturé, s’infiltrant dans une poche de gypse

Étude expérimentale et numérique de la durabilité du gypse dans les structures géotechniques : Approche couplée hydro-mécanique et chimique

The extension of anthropogenic activities leads to the development of infrastructure in areas rich in gypsum and therefore subject to the hazards of land movement (sliding) and cavities (settling/collapse). If the dissolution kinetics of this highly soluble material (2.5 g/L at 20°C) have been the subject of numerous studies, the poromechanical properties of the different facies of this rock remain less well known. Although this low permeability rock has a porous structure allowing fluid circulation, it is often considered impermeable and subject to simple dissolution by regression of its surface in contact with surrounding fluids, without formation of gradient alteration. This thesis work begins with a fine characterization of 6 gypsum facies whose total porosity (Nt) is between 0 and 12% with elastic moduli (E) from 14 to 36 GPa. The petrographic, mineralogical and chemical analysis supplemented by porosimetry measurements by mercury intrusion made it possible to develop a classification of gypsum facies linked to their capacity to form preferential paths during dissolution. Percolation tests then demonstrate the feasibility of flow through gypsum rocks depending on the facies. The development of alteration gradient linked to the visible effects of dissolution with the increase in pore diameters followed or not by the appearance of preferential paths depending on whether or not the pore size reaches a threshold value in terms of size. In parallel, dissolution tests on powder produced parameters characteristic of the dissolution rate of gypsum with n 1.7 to 2.7 and 02 to 7.10-2 mol/m²/sec demonstrating the low impact of facies on these parameters. The variation of the parameters agitation speed of the suspensions (or flow speed), temperature and particle size of the powders tested made it possible to determine respectively the dissolution rate at zero speed (0), the activation energy of the process of dissociation for gypsum facies surface sites (Ea) and the role of specific grain surface area. All of these chemical parameters and microstructural parameters (porosity, pore diameter, etc.) obtained experimentally respectively on the powders and the percolated specimens ultimately fed into a model for predicting the evolution of the mechanical and hydraulic properties of gypsum materials. in the presence of a dissolution process (Hydro Mechanical and Chemical modeling or HMC with coupling of effects). The model was successfully implemented in the Disroc finite element calculation code to simulate the evolution on a small scale of specimens percolated in the laboratory and on a larger scale of the mechanical stability of a geotechnical structure subjected to a fluid flow under saturated, seeping into a pocket of gypsum.L’extension des activités anthropiques conduit au développement d’infrastructures dans des zones riches en gypse et soumises de ce fait aux aléas mouvement de terrain (glissement) et cavité (tassement/effondrement). Si la cinétique de dissolution de ce matériau fortement soluble (2,5 g/L à 20°C) a fait l’objet de nombreuses études, les propriétés poromécaniques des différents faciès de cette roche restent moins bien connues. Bien que cette roche à faible perméabilité dispose d’une structure poreuse permettant une circulation de fluide, elle est souvent considérée comme imperméable et faisant l’objet d’une simple dissolution par régression de sa surface au contact des fluides environnants, sans formation de gradient d’altération. Ce travail de thèse débute par une caractérisation fine de 6 faciès de gypse dont la porosité totale (Nt) est comprise entre 0 et 12% avec des modules élastiques (E) de 14 à 36 GPa. L’analyse pétrographique, minéralogique, chimique complétée par des mesures de porosimétrie par intrusion de mercure a permis d’élaborer une classification des faciès gypseux mis en relation avec leur capacité à former des chemins préférentiels lors de la dissolution. Des essais de percolation démontrent ensuite la faisabilité d’un écoulement à travers les roches gypseuses selon le faciès. Le développement de gradient d’altération lié aux effets visible de la dissolution avec l’augmentation des diamètres de pore suivie ou non par l’apparition de chemins préférentiels selon que la taille des pores atteint ou non une valeur seuil en termes de taille. En parallèle, des essais de dissolution sur poudre ont produit des paramètres caractéristiques de la vitesse de dissolution du gypse avec n 1,7 à 2,7 et 02 à 7.10-2 mol/m²/sec démontrant le faible impact du faciès sur ces paramètres. La variation des paramètres vitesse d’agitation des suspensions (ou vitesse d’écoulement), température et granulométrie des poudres testées a permis de déterminer respectivement le taux de dissolution à vitesse nulle (0), l’énergie d’activation du processus de dissociation pour les sites de surface des faciès gypseux (Ea) et le rôle de la surface spécifique des grains. L’ensemble de ces paramètres chimiques et des paramètres microstructuraux (porosité, diamètre de pore,…) obtenus expérimentalement respectivement sur les poudres et les éprouvettes percolées ont alimenté au final un modèle de prédiction de l’évolution des propriétés mécaniques et hydrauliques des matériaux gypseux en présence d’un processus de dissolution (modélisation Hydro Mécanique et Chimique ou HMC avec couplage des effets). Le modèle a été implémenté avec succès dans le code de calculs aux éléments finis Disroc pour simuler l’évolution à petite échelle des éprouvettes percolées au laboratoire et à plus grande échelle de la stabilité mécanique d’un ouvrage géotechnique soumis à un écoulement de fluide sous saturé, s’infiltrant dans une poche de gypse

Analyse des risques hydromécaniques des tunnels sous-marins avec des revêtements en voussoirs traversant des failles ou des formations fracturées

Le projet de tunnel sous-marin «Busan-Tsushima», la plus courte distance de la Corée au Japon, rencontre la zone de faille sous-marine de Yangsan (faille active). Par conséquent, il est essentiel de considérer la zone de faille lors de la conception de ce tunnel sous-marin.Cette recherche a été initiée par une étude des propriétés géographiques et géophysiques (méthode empirique) du fond marin de Busan-Tsushima entre la Corée et le Japon.Pour analyser les effets de la pression hydraulique, nous avons procédé à la recherche d'une méthode appropriée dans la modélisation numérique avec des chemins de charge adéquats (drainage et non-drainage) en utilisant un code d'éléments finis (Disroc-FEM).Dans un premier temps, nous avons comparé les résultats théoriques et les résultats de la modélisation de l'analyse numérique selon diverses conditions et nous nous sommes concentrés sur l'estimation de la quantité d'afflux dans le tunnel pour différentes propriétés hydrauliques du revêtement et du sol.La modélisation considère un modèle sophistiqué de joint de segment de tunnel dans lequel le revêtement de segment est modélisé comme un matériau en vrac plutôt qu'un modèle de poutre unique souvent utilisé dans les simulations 2D existantes. Ce modèle a l'avantage de réaliser une analyse numérique plus complète du comportement du revêtement et de prendre en compte le comportement élastoplastique du sol. En fait, les études existantes dans la littérature se sont limitées au comportement élastique du sol. Le revêtement du segment de continuum de type volume a été modélisé et d'abord comparé aux modèles théoriques existants, puis aux résultats d'analyse numérique pour le revêtement à un anneau. Ces comparaisons ont montré les avantages du modèle de revêtement massif par rapport au modèle de poutre. Puis, en réponse à l'étape de convergence (taux de déconfinement) de l'excavation avec le revêtement du segment massif, l'influence de l'interface (injection, écart de queue) entre le revêtement et le sol a été analysée. Dans cette partie, une analyse comparative a été effectuée pour différentes classes de propriétés rocheuses et différents rapports de pression horizontale des terres. Il a été constaté que la relation contrainte-déformation non linéaire entre le contact sol-revêtement pouvait contrôler la charge finale supportée par le revêtement. Enfin, les effets des propriétés des joints entre les éléments de segment du revêtement ont été analysés.Pour l'analyse à long terme d'un tunnel de sol mou de faible profondeur dans des conditions drainées et non drainées, les effets des propriétés hydrauliques de l'interface et du sol avec différents coefficients de Biot ont été analysés. Cette analyse a également fourni l'évolution des contraintes autour du tunnel en prenant en compte les joints du tronçon à comportement mécanique fortement non linéaire.En raison de conditions géologiques complexes, une analyse de tunnels segmentés avec différents emplacements par rapport à la zone de faille a été réalisée. Les zones de failles aux propriétés mécaniques très médiocres, par rapport aux propriétés du sol autour du tunnel, ont été considérées dans différentes conditions hydrauliques et les risques d'intégrité hydraulique et mécanique associés ont été analysés. Les résultats de cette analyse peuvent ouvrir la voie à une conception de la structure de revêtement pour prévenir certaines situations à risque imprévues.Les analyses hydromécaniques en conditions non drainées ont été réalisées pour le comportement élastique du revêtement et du sol. L'évolution en conditions non drainées des matériaux élastoplastiques a montré quelques difficultés numériques dont l'investigation constitue la perspective du présent travail.In countries with many islands (Korea, Singapore, Japan, the Philippines, etc.), as a means of connecting land to land, submarine tunnel are needed and their design highly challenging due to high water pressures existing around the tunnel and ignorance of the ground environment. The «Busan-Tsushima» submarine tunnel project, the shortest distance from Korea to Japan, meets the Yangsan submarine fault zone (active fault). Therefore, it is essential to consider the fault zone when designing this submarine tunnel.This research was initiated with an investigation of geographic and geophysical properties (empirical method) of the Busan-Tsushima seabed between Korea and Japan.To analyze hydraulic pressure effects, we proceeded to find an appropriate method in numerical modeling with adequate load paths (drainage & non-drainage) by using a Finite Element code (Disroc-FEM).First, we compared the theoretical results and numerical analysis modeling results according to various conditions and focused on the estimation of the amount of inflow into the tunnel for different hydraulic properties of the lining and the ground.The modeling considers a sophisticated tunnel segment-joint model in in which the segment lining is modeled as a bulk material rather than a single beam model often used in existing 2D simulations. This model has the advantage of performing a more complete numerical analysis of the lining behavior and take into account elastoplastic ground behavior. As a matter of fact, existing studies in the literature were limited to elastic soil behavior. The volume-type continuum segment lining was modeled and first compared to existing theoretical models and then to the numerical analysis results for one-ring lining. Theses comparisons showed the advantages of bulk lining model compared to the beam model. Then, in response to the convergence stage (deconfinement ratio) of excavation with bulk segment lining, the influence of the interface (grouting, tail void gap) between the lining and the ground was analyzed. In this part, a comparative analysis was performed for different classes of rock properties and different horizontal earth pressure ratios. It was found that the non-linear stress-strain relationship between for the soil-lining contact could control the final load supported by the lining. Finally, the effects of the joint properties between segment elements of the lining were analyzed.For long-term analysis of low-depth soft ground tunnel under drained and undrained conditions, the effects of the hydraulic properties of the interface and the ground with different Biot coefficients were analyzed. This analysis provided also the stress evolution around the tunnel with taking into account the segment's joints with highly non-linear mechanical behavior.Due to complex geological conditions, an analysis of segmented tunnels with different locations in respect to the fault zone was performed. Fault zones with very poor mechanical properties, compared to the ground properties around the tunnel, were considered under different hydraulic and conditions and the related hydraulic and mechanical integrity risks were analyzed. The results of this analysis can pave the road for a design of the lining structure to prevent some unexpected risk situations.The hydromechanical analyses for undrained conditions were performed for elastic behavior of the lining and the ground. The evolution under undrained conditions for elastoplastic materials showed some numerical difficulties the investigation of which constitutes the perspective of the present work

Modélisation du comportement d'un milieu poreux fracturé face à une sollicitation de gaz

In ANDRA's Cigéo project for the underground disposal of radioactive waste in Callovo-Oxfordian clays, the excavation of galleries generates a network of fractures due to the instantaneous discharge of the clays, with a mixed-mode I/II propagation profile. In the long term, these fractures can be pressurized by the accumulation of gases, mainly hydrogen produced by the corrosion of metallic storage components and the radiolysis of water. This potential pressurization may affect the fractured zone, requiring accurate modeling to predict the response of the fractured porous medium under the effect of gas, by coupling gas migration in an unsaturated medium and the poro-mechanical response with crack propagation.This thesis aims to study gas-induced fracturing conditions through theoretical analyses and numerical simulations, taking into account unsaturated hydromechanical couplings between rock and fractures. A two-phase model has been developed, incorporating gas compressibility, to model gas migration and the poro-mechanical response of the medium. The rock is considered as an unsaturated porous medium filled with water and air, where hydrogen migrates by diffusion in the gas phase or by dissolution and advection in the liquid phase.A literature review was carried out on gas migration phenomena in argillite. Unsaturated two-phase flow equations were formulated for the porous matrix and fractures, based on conservation equations and Fick's and Darcy's laws. The cohesive zone model was used to model fracture propagation, with validation by comparison with semi-analytical solutions.A sensitivity analysis identified the key parameters controlling flow and the contribution of each phenomenon (diffusion, advection) to hydrogen transport. Numerical simulations considered a fractured porous medium with flow in fractures and matrix, including mass exchange. The implementations were validated in 2D with the Disroc code, and benchmarked with the FEniCS code.The study examined how fractures around a drift can be reactivated and propagated under increasing gas pressure, taking into account in situ stresses and material anisotropy for different fracture geometries, representative of orientations parallel and perpendicular to the major horizontal stress. The analysis focused on multiphase flow phenomena and their coupling with rock mechanics.The results indicate that, under the gas conditions predicted by ANDRA, no fracture reactivation is observed. However, under higher loading (gas pressure of 15 MPa), the propagation rate increases with the propagation length, ceasing when the propagation length approaches the in situ stress (~12.5 MPa), higher than the maximum pressure estimated for long-term storage (7-8 MPa). The effect of stress and material anisotropy on propagation direction and length was also analyzed, with results in line with theoretical predictions.This research is crucial to the long-term containment and safety of radioactive waste disposal. It enables us to assess the risks associated with gas pressurization and improve our understanding of the poro-mechanical couplings affecting fracture propagation, providing essential information for modeling and risk management in deep geological formationsDans le projet Cigéo de l'ANDRA pour le stockage souterrain de déchets radioactifs dans les argilites du Callovo-Oxfordien, l'excavation des galeries génère un réseau de fractures dû à la décharge instantanée des argilites, avec un profil de propagation en mode mixte I/II. À long terme, ces fractures peuvent être pressurisées par l'accumulation de gaz, principalement de l'hydrogène produit par la corrosion des composants métalliques du stockage et la radiolyse de l'eau. Cette pressurisation potentielle peut affecter la zone fracturée, nécessitant une modélisation précise pour prédire la réponse du milieu poreux fracturé sous l'effet du gaz, en couplant la migration du gaz dans un milieu non saturé et la réponse poro-mécanique avec la propagation des fissures. Cette thèse vise à étudier les conditions de fracturation induite par le gaz à travers des analyses théoriques et des simulations numériques, en tenant compte des couplages hydromécaniques non saturés entre la roche et les fractures. Un modèle biphasique a été développé, intégrant la compressibilité du gaz, pour modéliser la migration du gaz et la réponse poro-mécanique du milieu. La roche est considérée comme un milieu poreux non saturé rempli d'eau et d'air, où l'hydrogène migre par diffusion dans la phase gazeuse ou par dissolution et advection dans la phase liquide.Une revue bibliographique a été menée sur les phénomènes de migration de gaz dans l'argilite. Les équations d'écoulement biphasique non saturé ont été formulées pour la matrice poreuse et les fractures, basées sur les équations de conservation et les lois de Fick et de Darcy. Le modèle de zone cohésive a été utilisé pour modéliser la propagation des fractures, avec une validation par comparaison avec des solutions semi-analytiques.Une analyse de sensibilité a identifié les paramètres clés contrôlant l'écoulement et la contribution de chaque phénomène (diffusion, advection) au transport de l'hydrogène. Les simulations numériques ont considéré un milieu poreux fracturé avec écoulement dans les fractures et la matrice, incluant les échanges de masse. Les implémentations ont été validées en 2D avec le code Disroc, en réalisant des benchmarks avec le code FEniCS.L'étude a examiné comment les fractures autour d'une galerie peuvent être réactivées et propagées sous l'effet d'une augmentation de la pression de gaz, en prenant en compte les contraintes in situ et l'anisotropie des matériaux pour différentes géométries de fractures, représentatives des orientations parallèles et perpendiculaires à la contrainte horizontale majeure. L'analyse s'est focalisée sur les phénomènes d'écoulement multiphasique et leur couplage avec la mécanique de la roche.Les résultats indiquent que, dans les conditions de gaz prévues par l'ANDRA, aucune réactivation des fractures n'est observée. Cependant, sous une sollicitation plus importante (pression de gaz de 15 MPa), la vitesse de propagation augmente avec la longueur de propagation, cessant lorsque celle-ci approche la contrainte in situ (~12,5 MPa), supérieure à la pression maximale estimée pour le stockage à long terme (7-8 MPa). L'effet de l'anisotropie des contraintes et des matériaux sur la direction et la longueur de propagation a également été analysé, avec des résultats conformes aux prévisions théoriques.Cette recherche est cruciale pour assurer la capacité de confinement et la sûreté à long terme du stockage des déchets radioactifs. Elle permet d'évaluer les risques liés à la pressurisation du gaz et d'améliorer la compréhension des couplages poro-mécaniques affectant la propagation des fractures, fournissant des informations essentielles pour la modélisation et la gestion des risques dans les formations géologiques profonde