Le stockage en souterrain d’hydrogène dans les formations poreuses peut compenser les variations saisonnières de production des énergies renouvelables, mais les cycles d’injection et de soutirage modifient la pression interstitielle et donc les contraintes effectives dans le réservoir. Cette thèse porte sur le comportement du calcaire de Saint-Maximin de porosité 37 % sous chargement cyclique. Un programme d’essais triaxiaux et de porosimétrie au mercure permet de suivre l’évolution des déformations, de la perméabilité, de la vitesse des ondes P et de la taille des pores.

L’étude porte d’abord sur la réponse de la roche sous chargement hydrostatique. La vitesse des ondes P permet d’identifier la transition entre une compaction contrôlée par la microfissuration et une compaction associée à un effondrement poreux. Après le seuil plastique, l’effondrement des seuils de macropores réduit porosité et perméabilité. Dans la gamme des essais réalisés, une réduction absolue de la porosité pouvant atteindre 12,8 % s’accompagne d’une diminution de la perméabilité d’un ordre de grandeur.

Un protocole expérimental permet de séparer le fluage du ratcheting induit par les cycles. Le ratcheting commence après le seuil plastique et dépend de la contrainte minimale du cycle plutôt que de l’amplitude de décharge. Le rapport entre la contrainte minimale et un seuil de relaxation contrôle le taux de ratcheting, qui augmente fortement lorsque ce rapport est inférieur à 1. La contrainte minimale influence aussi l’évolution de la vitesse des ondes P durant les cycles et son rétablissement post-cyclique.