Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Géomatériaux – Propriétés mécaniques – Fissuration“

La conception et l’exploitation du stockage des déchets radioactifs en milieu géologique nécessitent absolument que le comportement à long terme de la roche hôte soit caractérisé. Cette caractérisation doit tenir compte de l’hétérogénéité multi-échelle de la roche, qui affecte de façon significative ses propriétés et son comportement sous diverses sollicitations. Parmi les mécanismes de déformation observés expérimentalement la microfissuration joue un rôle important. Nous proposons dans cette thèse une approche micromécanique 3D pour l’endommagement anisotrope de l’argilite du Callovo-oxfordien sous sollicitations mécaniques. L’accent est mis sur l’endommagement différé par propagation subcritique des microfissures. La microstructure complexe du matériau hétérogène est repartie sur plusieurs échelles d’espace. Le comportement macroscopique est construit pour notre approche par homogénéisation non linéaire avec plusieurs étapes de changement d’échelle. Premièrement l’étude de l’endommagement différé est réalisée pour les états des microfissures ouvertes et des microfissures fermées lisses dans la matrice argileuse. Puis nous réalisons une étude complète du comportement mécanique à court terme et à long terme pour le cas des microfissures susceptibles de se propager avec frottement par glissement sur les lèvres des microfissures fermées. Les critères et les lois d’évolutions, pour l’endommagement et pour les déformations anélastiques, sont déterminés dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. Après analyse de leurs capacités prédictives, les modèles développés sont validés par comparaisons avec les données expérimentales
To guarantee the performance and safety of a deep underground reposal for nuclear wastes, the long-term behavior of the rock host must be characterized. Generally the heterogeneity of the rock highly affects his properties. Therefore the long-term analysis of the rock behavior under different coupled loading conditions must be made for a heterogeneous material. From the experimental observations, microcracks growth plays an important role on the rock deformation. The objective of this thesis is to study, in the field of micromechanics, the induced anisotropic damage behavior of the Callovo-oxfordian claystone. We put for this study an emphasis on the delayed induced damage by subcritical crack growth. To take in to account the complex microstructure of the heterogeneous rock, the macroscopic nonlinear mechanic behavior is derived by nonlinear homogenization with multiple steps of separated scales. Firstly a model is built for the delayed anisotropic damage for the case of open microcrack and frictionless microcrack. Then a full study is performed for the instantaneous damage and delayed damage in the case of close microcracks with sliding friction. We take advantage of the frame of thermodynamics of irreversible process, for the writing of criterion and evolution law of the damage variables and the inelastic strain. Following the capacity analysis of all our built-model, a first validation is made by comparison with experimental data

Ce travail vise à étendre le domaine d'application de la notion d'impédance thermique. L'objectif est de caractériser thermiquement des systèmes complexes hétérogènes et multiphasiques qui peuvent être évolutifs. La partie théorique introduit la notion d'impédance thermique. Le cas particulier d'un système tricouche, qui constitue la base d'identification de l'expérimentation, incluant l'instrumentation au système modélisé est présenté. La volonté de réduire le temps d'analyse complique fortement l'étude et dans ce cas l'instrumentation et les résistances de contact ne peuvent plus être négligées. La démarche générale utilisée est celle des "méthodes inverses", cette approche nécessite une étude théorique de sensibilité. Dans la zone de fréquences qui nous intéresse, le système est caractérisé par deux paramètres décorrélés : la résistance perturbatrice totale et l'effusivité du matériau. Le traitement de sollicitations quelconques implique le recours aux techniques issues de la théorie du signal dont les bases sont présentées. Les procédures employées dans le travail sont ensuite justifiées. La seconde partie est relative aux résultats expérimentaux. Une première étude concerne la caractérisation thermophysique d'un sol in situ sous sollicitations aléatoires naturelles. Ici, le milieu reste stable devant la période d'analyse. Ensuite nous illustrons la potentialité de la méthode par le suivi du processus de séchage d'un matériau poreux. L'évolution de l'impédance apparente dans une fenêtre glissante est reliée à celle de la teneur en eau du milieu. La troisième expérimentation présentée intégre la contrainte "durée d'observation" qui est réduite au maximum afin de minimiser la perturbation du système et d'autoriser une hypothèse de stationnarité locale pour un milieu évolutif. La mise au point se fait sur un matériau stable de référence, le béton, puis la méthode est appliquée à un matériau multiphasique, le sable.

La technologie de micro indentation est un des moyens de caractérisation (à partir de petits échantillons) qui s'est imposé ces derniers temps dans différents domaines (pharmaceutique, génie civil, industrie pétrolière etc.). Il répond à un certain nombre d'exigences en matière de solution au problème d'échantillonnage. Cette thèse est consacrée à la caractérisation des propriétés mécanique des géomatériaux, et spécialement pour les roches pétrolières comme l'argilite, le grès, la craie ... qui ont été utilisées pour les différentes études expérimentales menées au cours de la thèse. Après avoir présenté la méthode de dépouillement du test d'indentation pour un milieu isotrope, nous avons développé une méthode semi-analytique basée sur la fonction de Green pour caractériser le milieu isotrope transverse en déterminant les cinq paramètres élastique de ce milieu. L'influence des différentes sollicitations (mécaniques, thermiques, hydriques) sur les propriétés mécaniques des roches a été étudiée en utilisant la technologie de micro indentation avec la méthode de dépouillement isotrope transverse. Nous avons essayé de caractériser les paramètres de rupture (C et f) à l'aide du test d'indentation et d'un test de micro compression simple (MCS) effectué par la même machine d'indentation. Par l'essai d'indentation et une méthode d'analyse inverse, nous avons identifié les paramètres d'une loi de comportement élastoplastique (Drucker Prager). En l'absence d'une solution directe du problème d'indentation en régime plastique, nous avons eu recours à une modélisation numérique par un code de calcule élément finis (ABAQUS) pour déterminer la courbe d'indentation calculée. Cette détermination s'est révélée tout à fait probante et a été de plus validée par une simulation d'essais de compression triaxiale sur le même matériau
The technology of micro indentation is one of the techniques ofmateriaJ characterization (by using small specimens) in various fields (mechanical engineering, civil engineering, oil industry, and pharmaceutical industry). Its main advantage lies in a certain number of practical requirements as regards the solution to the problem of small specimens. The present study is devoted the characterization of the mechanical properties of geomaterials, especially rocks involved in petroleum engineering. After having presented the methodology of the indentation test for isotropic rocks, we developed a semi-analytical method based on the use of Green function to characterize transverse isotropic rocks (five elastic parameters of these rocks). The influence of the various loadings (mechanical, thermal, hydrous) on the rock mechanics properties was studied by using the technology of micro indentation and the methodology proposed for isotropic transverse were used. Moreover, we characterize the failure parameters (C and f) by a combined approach of the indentation test and a test of micro compression (MCS) carried out the indentation device. Finally, we use inverse analysis in order to identify the parameters of a Drucker Prager mode!. ln the absence of a direct solution of the problem of indentation (in plastic regime), we had recourse to a numerical modelling by a finite element code (ABAQUS) to determine the calculated curve of indentation. This determination appeared completely convincing and moreover was validated by a simulation of triaxial compression tests on the same material

Afin de modéliser le comportement mécanique de géomatériaux cimentés sous chargements monotones, un modèle élastoplastique couplé avec un modèle élastique avec endommagement a été développé. Ce modèle va prendre en compte les aspects cohérents et frottant de ces matériaux. Les principes à la base du modèle sont présentés ainsi que l'interprétation physique des paramètres qui ont été utilisés. Afin d'illustrer les capacités du modèle à reproduire le comportement mécanique des géomatériaux cimentés, nous avons simulé des essais triaxiaux sur différents matériaux : une argile profonde cimentée dont l'hétérogénéité des échantillons est liée à la quantité de carbonate de calcium contenue dans l'échantillon, un assemblage de billes de verre frittées et un sable artificiellement cimenté. Pour ce dernier, les différentes contraintes de confinement nous permettent de mettre en évidence la transition fragile - ductile qui a été modélisée en introduisant la contrainte moyenne effective dans la loi d'évolution de l'endommagement. Nous démontrons que les paramètres de chacune des parties du modèle peuvent être adaptés pour reproduire les tendances observées. Pour des liens peu rigides, la partie élastoplastique joue le rôle prédominant, tandis que pour des liens très rigides la partie élastique avec endommagement gouverne le comportement mécanique. Enfin, dans l'optique de mettre en évidence le rôle de la cimentation dans un sable lors de la liquéfaction, nous avons réalisé des simulations de chargements cycliques pour divers degrés de cimentation.

Lors de la vitrification des déchets nucléaires de haute activité à vie longue, un réseau de fissures se génère du fait des contraintes internes engendrées par la chute de température. La fracturation du bloc de verre a pour effet d'augmenter la surface d'échange solide-fluide potentielle. D'un le cadre d'un stockage en profondeur, il apparaît nécessaire d'étudier l'effet des contraintes lithostatiques dont on ne connaît pas encore l'impact sur ce réseau initial de fractures. L'objet de cette thèse est d'évaluer l'effet des contraintes lithostatiques sur des échantillons de verre synthétique SON68 sain et de verre fissuré, en documentant l'évolution de son endommagement sous pression. Le dispositif expérimental utilisé nous a permis de contrôler et faire varier indépendamment la pression de confinement, la contrainte axiale et la pression de pore à température ambiante. Des capteurs fixés sur chaque échantillon de verre nous ont permis de mesurer au cours des expériences la déformation du verre et les variations des vitesses de propagation des ondes élastiques. Nous avons principalement observé sur l'ensemble de nos expériences : (i) un comportement presque parfaitement linéaire élastique et isotrope du verre sain, (ii) une forte influence du traitement thermique sur la résistance à la fracturation mécanique du verre, et (iii) une influence variable du traitement thermique sur les propriétés élastiques du verre. On met également en évidence la fermeture des fissures sous l'effet de la pression de confinement et la chute de la perméabilité à des valeurs quasi-nulles selon une loi d'ouverture des fissures au cube avec l'augmentation de la pression hydrostatique
Glass is an ideal elastic-brittle material. Although cracking in glass has been much investigated, going back to the pioneer work of Griffith, investigations under confining pressure have not been done so far. Besides, as glass results of the solidification of variable fused silicate mix, the impact of thermal cracking in this material cannot be neglected. This is particularly significant when considering the study of the vitrified nuclear waste packages in geological storage condition where, in the worst case, fluid flow could be expected over a long time. Our study aims at investigating thermo-mechanical cracking effects on elastic wave velocities, mechanical strength and permeability under pressure to document damage evolution on SON68 glasses (original samples and thermally cracked - following a reproducible method - samples). The experimental setup enabled to monitor and vary independently confining pressure, axial stress and pore pressure at room temperature. An optimized set of sensors allowed us to perform measurements during the experiments of the local strain evolution and elastic wave velocities. We mainly observed that: (i) the original glass exhibits a linear and reversible mechanical behavior and isotropic elastic velocities, (ii) the thermal treatment has a strong influence on the glass mechanical résistance but (iii) a variable influence on the glass elastic properties Our results also exhibit the crack closure under confining pressure. As a consequence, the permeability decreased as a function of the cubic crack aperture up to interatomic diffusion level

L'objectif principal de cette thèse est de modéliser le comportement mécanique macroscopique des géomatériaux dans des conditions de chargement instantané et dépendant du temps. Dans ce contexte, le matériau étudié est modélisé du point de vue de la microstructure en utilisant des schémas de localisation et d'homogénéisation bien adaptés. À l'échelle microscopique, on suppose que les microfissures ont une morphologie en forme de penny et qu'elles sont intégrées de manière aléatoire dans une matrice solide isotrope. Dans le cadre de la thermodynamique, deux variables internes, la déformation inélastique et les dommages induits par les microfissures, sont toutes deux classées en fonction de la microfissuration instantanée et de la microfissuration sous-critique. L'endommagement instantané est régi par une force thermodynamique conjuguée, tandis que l'endommagement dépendant du temps évolue vers l'équilibre de la microstructure. En outre, l'accent est mis sur la modélisation de la matrice solide en tant que composante de cohésion-friction. Cela nécessite l'introduction d'une nouvelle variable interne, la déformation plastique de la matrice, qui se traduit par une transition fragile-ductile plus claire dans le régime de pré-crête, en particulier sous des pressions de confinement relativement élevées. Ensuite, la matrice plastique compressible est décrite séparément par une règle d'écoulement associée et une règle d'écoulement non associée, en comparaison avec un grand nombre de résultats d'essais. Il s'avère que le modèle non associé peut bien reproduire la transition compaction-dilatation avec des nombres cycliques. Enfin, le modèle unifié est développé pour étudier le comportement à long terme en termes de viscoplasticité de la matrice. Les mécanismes de déformation sont analysés en ce qui concerne le couplage entre la viscoplasticité de la matrice et la propagation sous-critique des microfissures
The primary objective of this thesis is to model the macroscopic mechanical behavior of geomaterials under both instantaneous and time-dependent loading conditions. In this context, the studied material is modeled from the view of microstructure using well-suited localization and homogenization schemes. At the microscopic scale, it is assumed that microcracks have a penny-shaped morphology and are randomly embedded in an isotropic solid matrix. In framework of thermodynamics, two internal variables, inelastic strain and microcrack-induced damage, are both classified in consideration of instantaneous microcracking and sub-critical microcracking. The instantaneous damage is driven by a conjugated thermodynamics force, while the time-dependent damage evolves towards microstructure equilibrium. Further, the emphasis is put on modeling the solid matrix as a cohesive-friction component. This needs to introduce a new internal variable, plastic strain of matrix, resulting in a clearer brittle-ductile transition in the pre-peak regime, especially under relative high confining pressures. Next, the plastic compressible matrix is separately described by an associated and a non-associated flow rule in comparison with a large amount of test results. It is found that the non-associated model can well reproduce the compaction-dilatation transition with cyclic numbers. Finally, the unified model is developed to investigate the long-term behavior in terms of matrix viscoplasticity. The deformation mechanisms are analyzed regarding the coupling between matrix viscoplasticity and sub-critical propagation of microcracks

Notre travail consiste en l'étude du comportement de massifs revêtus fissurés soumis à des sollicitations mécaniques et/ou thermiques. Un modèle bidimensionnel des massifs revêtus fissurés est proposé. Il repose sur la superposition du champ de contraintes et de déplacements du massif revêtu sans fissure et du champ "correcteur" correspondant aux discontinuités de déplacement associées aux fissures. Notre modèle est basé sur l'utilisation des méthodes de transformation intégrale de Fourier, de distributions continues de dislocations et de résolution du problème de contact unilatéral avec frottement. Par rapport aux méthodes basées sur les éléments finis, cette approche permet une détermination systématique et rapide du problème de contact entre les faces des fissures et du taux de restitution d'énergie élastique à leurs extrémités. La généralité de ce modèle permet d'étudier sous sollicitations mécaniques et/ou thermiques le comportement de fissures parallèles situées dans le substrat, dans le revêtement ou à l'interface revêtement/substrat et de fissures perpendiculaires dans le revêtement ou dans le substrat. Il permet d'effectuer une première sélection de revêtements à partir de la connaissance des sollicitations appliquées et des caractéristiques mécaniques et thermiques du couple revêtement/substrat. L'analyse du champ de contraintes dans le massif revêtu non fissuré a permis de relier les positions des extremums des contraintes de cisaillement et de traction à l'interface revêtement/substrat aux positions critiques d'une fissure à l'interface revêtement/substrat auxquelles correspondraient un taux de restitution d'énergie maximal. Nous avons ainsi montré l'existence d'une épaisseur critique de revêtement vis à vis du risque de délamination. A partir d'une analyse multifissure, nous avons étudié le mécanisme "d'écaillage" du revêtement, schématisé ici par deux fissures, l'une située à l'interface revêtement/substrat, et l'autre dans le revêtement, perpendiculaire à la première. Nous avons cherché à définir sous quelles conditions la jonction de ces fissures va entraîner le détachement d'une particule du revêtement
A two-dimensional model for a cracked coated medium submitted to mechanical and/or thermal loadings is presented. It is based on the superposition principle. The "continuous stress field" corresponding to stress field in the coated body in the absence of cracks is added to the "crack or correcting stress field" corresponding to displacement discontinuities along crack faces that generate stresses. This model is based on Fourier integral transform, continuous dislocation distribution an unilateral contact with friction methods. This new approach allows to calculate accurately, systematically and for an unexpansive computational effort the elastic energy release rate G at crack tips. Crack parallel to the free surface situated either in the coating, at the interface coating/substrate interface or in the substrate and also cracks perpendicular to the free surface located in the coating or in the substrate without crossing the interface can be analyzed. A first coating choice is feasible from mechanical and thermal property and running condition analyses. The sites of the extrema of the continuous shear and tension stresses at the coating/substrate interface were related to critical crack positions for which maximum energy release rate G are obtained. Further, a critical coating depth was defined versus coating and substrate mechanical properties, loading conditions. Finally, a multiple crack parametric study was conducted and devoted to schematic peeling modeling. 2 cracks are considered: one at the coating/substrate interface, the other one perpendicular to the interface, situated in the coating and above the first one. Conditions that may favor the crack junction and leading to a coating spell detachment are studied

L’apparition de fissures dans les structures en béton, à la suite de sollicitations de toute sorte (mécaniques, thermiques…) ou d’effets différés (fluage, retrait…), entraîne des pertes de résistance et des problématiques de durabilité, liées à l’étanchéité et aux propriétés de transfert. Sous certaines conditions, et sans intervention extérieure de réparation, certaines fissures peuvent se cicatriser. Le phénomène est principalement dû à des réactions chimiques entre l’eau et le ciment, hydraté ou non, présent dans le béton. La cicatrisation a, jusqu’à présent, été principalement mise en évidence par des essais de perméabilité à l’eau, montrant ainsi les répercussions positives sur les problèmes de durabilité. Le travail présenté s’attache alors à étudier l’apport du phénomène d’un point de vue mécanique. Un programme expérimental est ainsi développé, visant à quantifier le comportement mécanique, sous flexion 3 points, d’éprouvettes de béton initialement fissurées, puis vieillies dans des conditions favorisant ou non l’auto-cicatrisation. Différents types de bétons sont étudiés, un matériau modèle à hautes performances, et des bétons classiques. Les propriétés de fissuration sont également analysées par émission acoustique. Les résultats montrent alors une reprise de propriétés mécaniques des éprouvettes après conservation dans l’eau, et le suivi de fissuration par émission acoustique confirme que cet apport mécanique est dû à la précipitation de nouveaux cristaux dans la fissure, moins résistants que ceux issus des réactions primaires d’hydratation du ciment. Ces cristaux sont alors analysés par microscopie électronique à balayage et par spectrométrie à sélection d’énergie, et un lien est établi entre les résultats mécaniques observés et les morphologies particulières des espèces formées. L’ensemble de ces résultats conduit alors à proposer une première approche de modélisation du comportement mécanique des éprouvettes, incluant le phénomène de cicatrisation, et des premiers résultats qualitatifs sont obtenus. En parallèle de ces travaux sur le comportement mécanique, une technique de contrôle non destructif, basée sur le principe de retournement temporel, est développée pour permettre le suivi in vivo de phénomènes dans le béton. Les résultats d’essais préliminaires appliqués à l’auto-cicatrisation sont ainsi présentés
The propagation of cracks in concrete structures, due to loadings (mechanical, thermal. . . ) or time dependant effects (creep, shrinkage…), results in loss of resistances and durability problems, linked to watertightness and transfer properties. With specific conditions, and without any external intervention of repair, some cracks can heal themselves. The phenomenon is mainly based on chemical reactions between water and cement, hydrated or not, available in hardened concrete microstructure. The self healing phenomenon has been mainly highlighted, in previous works, by means of water permeability tests, showing its role in durability considerations. The presented work aims at analysing the role of the phenomenon on a mechanical point of view. An experimental program is developed, in order to quantify the mechanical behaviour, under 3 points bending, of concrete beams initially cracked, and then aged in conditions allowing or not the occurrence of the phenomenon. Different kinds of concrete are analysed, a model material with high performances and classical concretes. The cracking processes of the specimens are also studied with acoustic emission techniques. The results show a recovery of mechanical properties for the specimens stored in water, and the following of cracking processes confirms that this mechanical gains are due to the precipitation of new crystals in the cracks, which are less resistant than those from the normal hydration of cement. These crystals are then analysed by scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry, and a link is established between the mechanical results and the characteristics of the new crystals. With these results, a first approach of mechanical behaviour modelling including the self healing is proposed, and first qualitative results are presented. In parallel to this work on the mechanical behaviour, a non destructive technique, based on the time reversal principle, is developed in order to follow phenomena in concrete. The results of preliminary tests applied to the self healing are thus presented

Les barrières de sécurité passives reconstituées, des installations de stockage de déchets, sont conçues à l’aide de géomatériau bentonitique, elles peuvent prendre la forme d’un géosynthétique bentonitique (GSB), ou d’un sol traité. Ce travail présente les études expérimentales relatives aux comportements hydromécaniques et chimiques à long terme des géomatériaux d’étanchéité renforcés par ajout de polymère. Les essais sont conduits sur deux polymères polyélectrolytes P1 et P2, un sol ainsi qu’une bentonite choisie parmi six. Les fluides d’essais sont : NaCl2, CaCl2 et du lixiviat synthétique (LS). Le début de l’étude concerne le choix de la bentonite (B) ainsi que la concentration en polymères donnant les meilleures performances de gonflement (2%). La compatibilité chimique, entre le mélange de bentonite/polymère et le LS est testée sur un GSB reconstitué, à l’aide d’un filtre presse modifié et d’un oedoperméamètre. Les résultats ont confirmé, l’effet immédiat de l’agressivité du fluide sur la bentonite seule. Ils montrent également l’effet floculant du polymère P1, matérialisé par le gonflement et l’effet dispersant du polymère P2, constaté par l’amélioration des performances hydrauliques des mélanges. L’étude de la durabilité hydraulique est réalisée avec des perméamètres à parois rigides sur un sol traité et renforcé. Les résultats montrent que la préhydratation retarde les effets négatifs du LS sans les atténuer. De plus, l’ajout de polymère permet à long terme d’améliorer la capacité de rétention en eau, mais également de rétenir les polluants dans le temps. Des indicateurs de durabilité chimique ont été proposés pour prévenir la dégradation des géomatériaux
[Passive barrier for landfill liners are designed with bentonite material as Geosynthetic Clay Liners (GCL's) or Sand Bentonite Mixtures (SBM). This thesis is focused on the experimental study of the long term Chemo-Hydro-Mechanic behaviour of polymer treated geomaterials. Tests are performed with two powder polyelectrolyte polymers (P1, P2). Soil and one selected type of bentonite from a set of six are used. The corresponding testing fluid is composed with : synthetized leachate, CaCl2 and NaCl. This first step of the study is to select the suitable bentonite (B) and the corresponding polymer concentration (2%) that gives the best swelling ability to the bentonite. Compatibility test of the bentonite polymer mixture with synthetized leachable is done. Tests are performed by fabricating GL's, with filter press and oedopermeameter. Results show that hydraulic performance grows with the bentonite concentration. And the LS aggressiveness occurs immediately in a case of bentonite. The effects of polymer treatment are different : P1 increases the swelling ability of bentonite by flocculation, P2 increases the hydraulic performance of the bentonite by dispersion. The long term hydraulic performance tests with SBM are carried out with a rigid wall permeameter. Tests results show that prehydration delays only the fluid aggressiveness in spide of reducing the corresponding effects. The long term effect of polymer treatment reveals benefits to geomaterial behaviour by increasing water retention and reducing the undesired effects of pollutant. The chemical index is proposed to forecast the geomaterial degradation]

La desquamation en plaque est une forme de dégradation de la pierre monumentale fréquemment observée. Cette morphologie spécifique résulte de l’initiation et la propagation d’une fissure subparallèle à la surface, qui subit diverses sollicitations en conditions naturelles d’exposition. L’objectif de cette recherche est de mieux comprendre ces mécanismes d’altération et d’appréhender les paramètres déterminants dans l’initiation de la fissuration au sein des pierres mises en œuvre. Une approche en mécanique de la rupture a ainsi été proposée. L’influence des minéraux argileux, mis en cause dans ce phénomène, est étudiée et discutée. Trois pierres ont été sélectionnées, une molasse, un grès et une kersantite, présentant de nombreux exemples de desquamation lorsqu’elles sont exposées. Leur comportement hydromécanique est caractérisé en tenant compte de leur anisotropie naturelle. Les propriétés élastiques, la résistance à la traction et la ténacité sont mesurées après saturation, pour plusieurs humidités relatives en phase d’humidification et de séchage, et après plusieurs cycles de variations d’humidité relative. Un couplage de mesure des dilatations et des vitesses d’ondes acoustiques a permis un suivi précis de l’endommagement au fil des cycles. L’influence des minéraux argileux dans les processus d’altération a pu être vérifiée. Ces phases ont été identifiées comme des facteurs essentiels de la dégradation, car elles constituent des plans de fragilité favorisant l’endommagement et la fissuration du matériau, et ce d’autant plus qu’elles se dilatent lors des sollicitations naturelles
Flaking is a deterioration pattern widely observed on monumental stone heritage. This pattern is due to the initiation and propagation of a crack subparallel to the surface of the stone exposed to natural weathering. This research aims to better understand the alteration mechanisms and to determine the parameters involved in such crack initiation within monumental stones. A fracture mechanics approach is proposed and the influence of clay minerals on this detachment alteration is discussed. The research is carried out on three stones, a molasse, a sandstone and a kersantite, showing scaling effect when submitted to natural conditions. Their hydromechanical behaviour is studied with respect to their natural anisotropy. Elastic properties, tensile strength and toughness are measured after saturation, at various RH values during humidification and drying, and after several cycles. Wave propagation combined with dilatation measurements is used to follow damage during the RH variations cycles. The influence of clay minerals on alteration processes is verified. These phases are critical factors of stone degradation as they are weakness planes leading to damage and cracking, especially generated by their swelling