Transfert de masse dans les materiaux argileux a faible porosite : analyse theorique et resultats experimentaux

par ABDELMAJID RHATTAS

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de J.-C. ROBINET.

Soutenue en 1994

à Orléans .

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  • Résumé

    L'objet de ce travail est l'etude du transfert de masse dans les argiles a faible porosite. De part les proprietes qui les caracterisent (affinite a l'eau, colmatage, retention, plasticite), les argiles sont employees dans les systemes de confinement des dechets chimiques et radioactifs. Notre contribution, tant au niveau theorique qu'au niveau experimental, porte sur les argiles de boom et du bassin parisien dont une partie de l'etude experimentale est consacre a leur caracterisation physique et mineralogique. Par ailleurs, la determination des coefficients intervenant dans les lois phenomenologiques de transfert, est particulierement difficile dans le cas des argiles a faible porosite. Classiquement, les essais de debits fournissent, en regime etabli, des estimations de la permeabilite dans les sols. Ces techniques sont difficilement applicables pour deux raisons: i) la faible mobilite de l'eau interstitielle reduit les quantites d'eau percolees et affecte de facon importante les precisions de mesure (pertes de charges enormes) et ii) les debits a injecter sont forts et ont donc tendance a modifier la porosite globale. L'approche experimentale suggeree pour acceder a leur evolution, en fonction de la teneur en eau, utilise les donnees des profils hydriques et des isothermes de sorption/desorption. A cet effet, deux cellules (diffusometre et permeametre), adaptees chacune a un mode d'apport d'eau bien defini, sont realisees pour permettre le suivi de l'evolution de la teneur en eau. Apres avoir rappele les mecanismes de base du transfert de masse dans les milieux poreux indeformables, nous proposons un modele de transfert prenant en compte les differents aspects de l'eau. L'approche theorique presentee conduit a un systeme d'equations dans lequel les variables du probleme sont les pressions de l'eau et du gaz ; ce qui permettra une extension naturelle du travail au couplage avec la mecanique (en particulier, la consolidation des sols partiellement satures). Les equations du systeme sont discretisees partiellement en elements finis d'espace et de facon complete par le schema d'euler semi-implicite associe a l'introduction d'une strategie de choix de pas de temps. Une extension du modele aux milieux stratifies est egalement effectuee. La validation du modele de transfert comprend deux etapes: i) comparaison avec les resultats effectues sur un modele reduit simulant une galerie souterraine ventilee et ii) comparaison avec les resultats de l'experience actuellement en cours au laboratoire souterrain de mol sur l'etude du comportement d'un ouvrage souterrain desature par ventilation. Les applications du modele sont orientees vers le transfert dans les geomateriaux partiellement satures (sol et beton), en particulier, l'etude de la desaturation des ouvrages souterrains sous l'effet de la ventilation


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  • Détails : 225 P.
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