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La thèse se compose d'un premier volet bibliographique, d'un second volet expérimental, et d'applications numériques réalisées sur des tunnels et des cavités souterraines. D'un point de vue théorique, la loi viscoplastique de Lemaitre est retenue et implémentée dans le code aux différences finies, FLAC 2D. Un intérêt particulier est porté sur l'étude de la stabilité de la solution numérique en mode de résolution explicite. Cette loi fait également l'objet d'un développement analytique en déformations planes, pour les cavités cylindriques. L'étude expérimentale est réalisée sur les argilites du site de Bure (ANDRA), au moyen d'essais de relaxation, et d'essais de chargement à vitesse de déformation imposée. L'objectif est d'ajuster une "loi viscoplastique de Lemaitre". Des résultats d'analyses microstructurales sont présentés pour mieux appréhender les mécanismes de déformations différées. L'étude de cas porte sur la galerie de reconnaissance du tunnel du Mont Terri (Suisse). Sa finalité réside dans la détermination de jeux de paramètres pertinents pour la loi viscoplastique de Lemaitre, calés à partir de mesures de convergences in situ.