Speaker: Amélie Cavelan
Date: Thursday 24th of June 2021, 1:20 pm.
Abstract:
Les contaminants pétroliers raffinés légers ou « Light NonAqueous Phase Liquid » (LNAPL) sont une des principales sources de contamination des sols et des eaux souterraines en Europe. Lors de leur migration dans la zone non saturée, une partie de ces LNAPLs reste piégée par capillarité, tandis que le reste vient s’accumuler au toit de la nappe sous la forme d’une phase mobile. Le relargage progressif de ces contaminants vers la phase gazeuse du sol ou vers la nappe phréatique conduit très souvent à des émanations toxiques de gaz et à la formation de panaches dissous qui affectent la qualité de l’air et de l’eau sur le long terme. Les variations saisonnières du niveau piézométrique sont connues pour accentuer la dispersion verticale de ces contaminants au niveau de la frange capillaire, favorisant leur propagation dans l’eau et l’atmosphère et affectant les processus de biodégradation. Néanmoins, le lien entre l’intensité des battements de nappe, et les processus de mobilisation de ces contaminants reste mal compris. Pourtant, le GIEC prédit une intensification de ces variations piézométriques durant le prochain siècle en raison d’une variation du régime de précipitations et de la recharge des nappes. Il est donc urgent de mieux comprendre comment l’intensité de ces variations piézométriques affectent les mécanismes de relargage et la distribution de ces contaminants dans les sols. Dans ce but, un dispositif expérimental (colonnes lysimétriques de 2m3) couplant des mesures géophysiques indirectes (conductivité et permittivité électrique), physico-chimiques in-situ (pH, Eh, température) et géochimiques (GC-MS, µGC, GC-FID) a été mise en place sur la station du GISFI (Homécourt, France) pour évaluer l’effet de différents régimes contrôlés de précipitations et de variations du niveau piézométrique sur un sol artificiellement contaminé au gasoil. Ce projet, en collaboration avec le LIEC, GéoRessource, et le BRGM, vise à introduire une échelle intermédiaire entre les expériences de laboratoire (colonnes centimétriques, réservoirs 2D) et la complexité réelle des sites contaminés, afin : (i) d’évaluer et comparer différentes méthodes de monitoring ; (ii) permettre une meilleure caractérisation et prédiction de la dynamique des LNAPL dans un système triphasé (LNAPL/eau/gaz) ; (iii) identifier et combiner les processus clés et les intégrer dans les modèles numériques existants. Ce projet doit permettre de renforcer les recommandations concernant les programmes de caractérisation et de surveillance des sites pollués par des hydrocarbures.
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- Category: Seminar
Speaker: Zoé Renat
Date: Thursday 27th of May 2021, 1:20 pm.
Abstract:
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- Category: Seminar
Speaker: Sylvain Favier
Date: Thursday 20th of May 2021, 1:20 pm.
Abstract:
La formation des gisements de nickel latéritique en Nouvelle-Calédonie est classiquement supposée être régie par des processus supergènes, ainsi que par l’écoulement gravitaire d’eau de pluie favorisant l’enrichissement en nickel à la base du profil latéritique. Cependant, l'hétérogénéité de la distribution du nickel semble avoir été favorisée par des processus secondaires contrôlés par les effets combinés de la tectonique, de l'évolution géomorphologique et des systèmes hydrologiques depuis la formation de la latérite primaire. Les processus de circulation des fluides et de transfert de masse ne sont pas purement descendants dans des conditions de basse température, mais peuvent également être liés à des circulations latérales de fluides, et à un drainage local le long des zones endommagées à proximité des failles (Cathelineau et al., 2016a ; 2016b ; Myagkiy et al., 2019). Cette étude vise à étudier par la modélisation du transport réactif l'impact de fractures discrètes sur la distribution du nickel.
La dissolution d’une colonne d’olivine fracturée est ainsi simulée. Cette dissolution est supposée être cinétiquement contrôlée tandis que la précipitation des produits d'altération secondaires est considérée comme se produisant selon un équilibre local. Les résultats de deux approches numériques différentes sont présentés et discutés. La première est basée sur un modèle 1D à double porosité d'une colonne d'olivine, utilisant PhreeqC associé à la base de données thermodynamiques llnl.dat. La seconde est une modélisation 2D du transport réactif dans un milieu poreux fracturé basée sur le couplage de PhreeqC et Comsol Multiphysics par ICP.
Alors que le modèle 1D vise à décrire la tendance générale de la progression du front d'altération et la redistribution globale des minéraux, le modèle 2D se concentre sur la géométrie des fractures pour mettre l’impact d’un réseau de fracturation sur la redistribution du nickel.
Les résultats des deux modélisations sont ensuite comparés aux données de terrain observées en Nouvelle-Calédonie et à une modélisation précédente d'un profil d'olivine sans fractures (Myagkiy et al., 2017) pour valider les modèles et mettre en évidence les différences induites par le réseau de fractures.
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- Category: Seminar
Speaker: Augustin Gouy
Date: Thursday 29th of April 2021, 1:30 pm.
Abstract:
De nos jours, la demande croissante en énergie, ainsi que les préoccupations grandissantes concernant le changement climatique, ont conduit à la recherche de sources d’énergie alternatives. Le gaz de houille, ou méthane de houille (“Coal Bed Methane” en anglais), peut contribuer à cette diversification et à un futur mix énergétique plus respectueux de l'environnement. Actuellement, le CBM est une source d’énergie précieuse aux États-Unis ou en Chine. Les réserves significatives de gaz estimées en Lorraine (3,71x10 11 m 3 contre 2x10 13 m 3 pour la totalité des ressources aux USA) représentent une cible prometteuse pour l'exploitation du CBM en France. En effet, sur la base de la réutilisation des mines de charbon inondées abandonnées, le méthane peut être récupéré par simple pompage de l’eau saturant le massif. La récupération du CBM peut également être améliorée par l’injection de CO2 . Dans ce qu'on appelle la récupération améliorée du méthane de houille (ECBM), le méthane est remplacé par le CO2 qui sera ainsi stocké dans la roche de manière permanente par le biais d'un processus préférentiel d'adsorption / désorption in situ. Outre l’augmentation attendue de la production de méthane, cette technique présente l’avantage supplémentaire de permettre le stockage de grandes quantités de CO2 et de contribuer ainsi à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. L'objectif du projet est de mettre en œuvre des simulations numériques reproduisant les mécanismes mis en jeu lors de la récupération du CBM dans le charbon. Le charbon est un milieu à double porosité caractérisé par un réseau de fractures orthogonales, connues sous le nom de cleats (dont l'ouverture est inférieure à 0,1 mm) à travers lesquelles l'eau et le gaz percolent, entourant une matrice de charbon où le méthane est principalement piégé sous la forme d'une couche adsorbée dans les micropores où la diffusion prévaut. Les processus d’adsorption / désorption entraînent des déformations de la matrice rocheuse qui peut gonfler ou se contracter. L’efficacité de la récupération du méthane est ainsi déterminée par le couplage entre la dynamique d’écoulement diphasique, les mécanismes de sorption / désorption et les processus de déformation résultant des variations de la contrainte effective. Le projet se concentre sur les phénomènes en jeu dans les fractures de charbon.
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- Category: Seminar
Speaker: Franck Amoih
Date: Thursday 16th of April 2021, 1:00 pm.
Abstract:
Les gisements de charbon lorrain renferment une ressource en gaz non conventionnel (CH4 majoritairement) estimée à 370 milliards de m3. Ils constituent de ce fait un atout important dans la politique d’indépendance énergétique de la France et de l’Europe à l’horizon 2020. En outre, le stockage de CO2 dans les veines de charbon en vue de réduire l’émission des gaz à effet de serre, est présenté comme l’une des solutions les plus prometteuses du fait de la grande affinité du CO2 avec le charbon.
Le présent sujet de thèse inscrit dans le cadre du projet REGALOR (REssources GAzières de LORraine), vise à améliorer la compréhension des échanges gazeux sur les sites d’adsorption du charbon lorrain dans un contexte d’injection de CO2 et de récupération assistée de CH4. Il vise aussi à mieux caractériser l’influence de l’eau sur le phénomène d’adsorption. Il s’agit d’un sujet qui vient compléter et améliorer les anciens travaux de recherche réalisés dans le cadre des projets ANR CHARCO et VELCO qui ont été menés en condition statique et sur du gaz pur. Ces travaux ont montré une influence négative de l’humidité sur la capacité d’adsorption du CO2 sur le charbon à partir d’un nombre d’essais réduit. Les expériences de cette thèse seront réalisées en tenant compte des paramètres pression, température, contraintes in situ des veines de charbon. Des essais mécaniques en cellules triaxiales seront réalisés sur du charbon recompacté en vue de s’affranchir des soucis d’hétérogénéité liés au charbon ainsi que sur des échantillons naturellement fracturés. Le charbon lorrain sera caractérisé au moyen des méthodes de pétrophysique classique ; et d’autres paramètres tels que la fracturation, la nature et la maturité seront aussi déterminés. L’idée est de trouver les éventuels liens entre la capacité d’adsorption, l’humidité et les propriétés physiques du charbon lorrain.
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- Category: Seminar
Speaker: Paul Baville
Date: Thursday 1st of April 2021, 1:20 pm.
Abstract:
To evaluate the difference between a three-dimensional Bézier triangle cubic interpolation and a parametric three-dimensional surface, I compute the absolute volume in between. The Bézier triangle is defined within the Bézier space (u,v,w are the barycentric coordinates) and the parametric surface is defined in the three-dimensional space (x,y are the Cartesian coordinates).
The Bézier triangle is defined by three points in between a three-dimensional cubic interpolation is computed. This triangle is meshed in 100 sub-triangles (each edge is divided into 10 parts) defined by 66 nodes. These nodes have barycentric coordinates which have a Cartesian equivalent and the absolute volume is computed by multiplying the vertical difference between nodes and the parametric surface and the planar surface of the Bézier triangle.
The goal of this seminar is to compare two ways to compute the vertical difference (at nodes or at sub-triangle barycenters) and to discuss another way to obtain similar results by limiting the computational time.
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- Category: Seminar
Speaker: Marius Huber
Date: Thursday 18th of March 2021, 1:20 pm.
Abstract:
Deep seated gravitational slope deformations (DSGSDs) are a commonly observed type of slope instability process found in mountain ranges all over the world. Their rates of movement differ fundamentally from more superficial rapid mass movements known in high relief terrain, with displacements characterized by long periods of dubious activity or time spans of inactivity. If some DSGSDs do not induce catastrophic failures but instead cease activity, others might be in a preparatory stage before a large volume catastrophic landslide. This last evolutionary stage could be favored by geological and fracturing conditions, as well as topographical, climatic, or seismo-tectonic conditions. However, due to the scarcity of very large rockslides, this possible catastrophic evolution and the reasons for it are still poorly documented and understood.
In order to explore the conditions that lead or not to an unfavorable catastrophic failure, we propose to use discrete element models to investigate DSGSDs from a mechanical viewpoint. After validating our modeling approach based on comparisons with Limit Equilibrium Analysis of simple slope geometries, we explore preconditions and mechanisms acting towards failure considering the influence of mechanical rock properties, slope topography, and pre-existing structures. Furthermore, we can implement our method on real existing case studies by shaping our simulations with digital terrain models (DTMs).
Comparison of our modeling results with those DSGSDs for which long-term and recent activity has been documented (e.g. La Clapière case in the South Western Alps of France) provides insight into their prevailing patterns of deformation (continuous or stepwise over time) and the conditions (geological, fracturing or topographic) for a catastrophic landslide or progressive stabilization. This may lead to better understanding and prediction of behavior for large scale deep seated deformation in mountainous areas, especially relevant for estimating natural hazards.
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- Category: Seminar