To investigate the strength and failure characteristics of silty mudstone using different stress paths, silt-like mudstone specimens were subjected to triaxial unloading tests. The results indicate the following. (1) When subjected to equivalent initial deviator stress levels and differing confining pressures, the peak stress, residual stress, and elastic modulus, exhibited during unloading, increased concordantly with greater initial confining pressure. Both the peak strain and residual strain increased with rising initial confining pressure. The increase in peak strain and residual strain initially decelerated, then noticeably increased, before ultimately decreasing again. Additionally, the unloading failure time and strain rate demonstrated a negative correlation as the confining pressure increased. (2) Under different initial deviatoric stress conditions, the peak stress, residual stress, and residual strain, under unloading confining pressure conditions, decreased as the initial deviatoric stress levels elevated. Conversely, the peak strain and elastic modulus initially increased, then decreased under increasing initial deviatoric stress conditions. The unloading failure time and strain rate were both observed to decrease as the initial deviatoric stress levels increased. (3) Utilizing the Mohr stress circle enabled the characterization of the shear strength variation in the specimens during the unloading process. The cohesion and internal friction angle remained relatively consistent across the different unloading stress paths appraised, with cohesion being greater in path I versus path II, whereas the internal friction angle exhibited an inverse relationship. (4) The specimen failed during unloading due to lateral expansion caused by unloading confining pressure and collapse failure. The failure fracture surfaces predominantly manifested shear failure morphologies.

Approche numérique du comportement mécanique des sédiments maritimes contenant des hydrates de méthane: Les hydrates de gaz naturel (NGH) sont des structures cristallines où des molécules de gaz sont piégées dans des cages formées par des molécules d'eau sous des conditions de basse température et de haute pression. On les trouve principalement dans les sédiments marins et les régions de pergélisol. Grâce à leur densité énergétique élevée et leurs vastes réserves, les NGH sont considérés comme une ressource énergétique durable prometteuse. Cependant, leur métastabilité, dépendante de conditions spécifiques d'équilibre de phase, les rend susceptibles de se décomposer sous perturbation, entraînant des risques de catastrophes géologiques sous-marines et d'émissions de gaz à effet de serre. Pour une récupération sûre et efficace, il est essentiel de comprendre comment les NGH influencent les propriétés géomécaniques des sédiments hôtes. Les études en laboratoire, impliquant des tests physico-mécaniques sur des sédiments synthétiques contenant des hydrates de gaz (GHBS), permettent d'analyser le milieu multiphasique hydrate-sédiment-fluide. Ce travail, basé sur la littérature existante, décrit systématiquement les caractéristiques physico-mécaniques des GHBS et examine leurs réponses sous divers facteurs, tels que la saturation, la morphologie, la distribution et la dissociation des hydrates. Les modèles constitutifs actuels, utilisant des équations mathématiques, simulent le comportement géomécanique des GHBS en prenant en compte des aspects tels que le renforcement de la résistance, la dégradation des liaisons, la dilatation, le ramollissement par déformation et la dissociation des hydrates. Cependant, ces modèles intègrent rarement les effets thermiques, l'anisotropie des matériaux et les formes complexes de surface de rupture. Ce travail classe les modèles existants en cinq catégories : Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Duncan-Chang, état critique et fluage. Les avantages, limitations et perspectives futures de chaque modèle sont analysés, avec une attention particulière au modèle d'état critique, qui offre une caractérisation relativement complète des GHBS. Néanmoins, des lacunes subsistent, notamment en ce qui concerne l'anisotropie due à la structure en couches et à la distribution des hydrates, ainsi que l'hypothèse d'une seule forme de surface de rupture, limitant leur application dans des conditions complexes. Pour combler ces lacunes, ce travail propose un modèle constitutif élastoplastique basé sur la théorie HISS dans le cadre de l'état critique. Ce modèle permet d'ajuster la forme de la surface de rupture par des paramètres modulables, tout en intégrant les changements de volume et les effets anisotropes associés à la dissociation des hydrates. La validation par des comparaisons entre calculs numériques et données expérimentales confirme l'efficacité de ce modèle pour reproduire le comportement mécanique des GHBS. Ce modèle ouvre des perspectives prometteuses pour des stratégies d'exploitation plus sûres et des avancées méthodologiques dans la recherche sur les NGH.