Modélisation numérique, Propagation des ondes, Mécanique des roches, Expérience en laboratoire, Nucléation sismique, Supervision, Méthode des éléments spectraux, Inversion de forme d'onde, Déformation des roches

La supervision microscopique et macroscopique de l'évolution de la rupture est un élément clé pour nous aider à comprendre l'état des contraintes et les caractéristiques sismiques. À l'échelle microscopique, la mesure des propriétés des roches sous déformation en laboratoire nous fournit une vue globale des caractéristiques dynamiques et statistiques d'une roche. À l'aide ainsi de l'observation macroscopique, les expériences de déformation des roches à l'échelle du laboratoire nous ont apporté les connaissances essentielles pour comprendre la physique de la nucléation des séismes. La compréhension de l'évolution des fissures est également importante dans l'industrie pour surveiller le stockage des hydrocarbures et du CO2, puisque leur injection souterraine dans les réservoirs déclenche des ruptures de failles sismiques. Par conséquent, l'imagerie des scénarios de stockage time-lapse, l'étude de la sensibilité de la réponse sismique et l'investigation du processus de rupture devienneront indispensables dans l'industrie et la physique des séismes. Cette thèse propose une méthodologie d'imagerie sismique de l'état de l'art utilisant l'équation des ondes pour caractériser les changements structurels pendant la déformation de la roche. Nous avons donc développé une stratégie d'imagerie 0D et 3D time-lapse (4D) des données des expériences sismiques-actives à l'échelle du laboratoire, en proposant une méthode d'inversion pour imager efficacement les changements structurels élastiques/anélastiques pendant la déformation. Nous combinons d'abord les données observées pendant des expériences statiques et le données synthétiques pour calibrer les signaux enregistrés. Puis, nous déterminons les propriétés des ondes qui se propagent dans les échantillons. Ensuite, nous obtenons des informations sur l'hétérogénéité et l'anisotropie 3D des roches en comparant les formes d'onde observées et les synthétiques. Enfin, les méthodes d'inversion de formes d'onde et d'imagerie de migration pour les sources actives sont mises en œuvre sur les données réelles afin de reconstruire les changements de la structure localisée. La méthode d'inversion que nous proposons a un potentiel plus élevé que les méthodes classiques de laboratoire qui utilisent uniquement les temps d'arrivée.