Géochimie et géomécanique des interactions solides-solutions en milieux non-saturésPerspectives pour le stockage de déchets nucléaires

par Majda Bouzid

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace. Sciences de la terre

Sous la direction de Lionel Mercury.


  • Résumé

    Les matériaux poreux, notamment les non saturés, sont des systèmes complexes où plusieurs paramètres physicochimiques (e. G. HR%, T°C, nature de la solution, géométrie du réseau poral) interagissent. La précipitation des phases secondaires et les modifications associées (e. G. Espace poral) sont importants à comprendre dans plusieurs domaines d'applications : le génie civil, les sciences des sols ou la géologie du stockage profond. Ce travail expérimental a été entrepris pour mieux comprendre les mécanismes qui lient les transitions de phase géochimique et les propriétés physicochimiques d'un milieu poreux multiphasique. La précipitation des sels dans des matériaux poreux synthétiques a permis de mettre en évidence deux types de couplage géochimie-géo mécanique : la pression de cristallisation (phénomène en compression, déjà connu), et la traction capillaire. Ces précipitations sont également responsables d'une hétérogénéisation du réseau poral qui modifie forcément les fonctions de transfert. Mais on a pu également montrer que des portions de liquide peuvent être isolées par des bouchons de sels et ainsi développer de nouvelles propriétés thermochimiques. En particulier, nous avons observé des cavitations dans certaines de ces solutions occluses qui indiquent qu'elles étaient dans un état métastable surchauffé. Enfin, des expériences d'extraction différentielles ont montré que la solubilité change avec la taille de pores, et une interprétation thermodynamique a été proposée. Quelques indices que ces phénomènes peuvent effectivement être des processus naturalistes actifs ont été rassemblés, cette extension au milieu naturel doit être maintenant approfondie.

  • Titre traduit

    Geochemical and geomechanical solid-solutions interactions in unsaturated media


  • Résumé

    Porous materials, especially the unsaturated ones, are complex systems in which several physicochemical parameters interact (eg relative humidity, PC, pore solution composition, geometry of the pore network). The precipitation of secondary phases inside and the associated changes (eg topology of the porous spaces) are important to understand for several applied topics: civil engineering, soil science or geology of deep wastes disposal. This experimental work was undertaken to better understand the mechanisms linking geochemical phase transitions and physicochemical properties of multiphasic porous media. The precipitation of salts in porous synthetic materials allowed us to identify two types of geochemistry-geomechanics coupling: the crystallization pressure (compression phenomenon, already known in the literature), and the capillary traction. These secondary precipitates are also responsible for a porous networks heterogenization which modifies the transfer functions. But we also show that the portions of liquid may be isolated by salts "corks" and thus develop new thermochemical properties. Ln particular, we have observed cavitation events in some of these occluded solutions which indicate that they underwent a metastable superheated state. Finally, differential extraction experiments showed that the solubility changes with the pore size, and a thermodynamic interpretation has been proposed. Some evidence that these phenomena may actually be active in natural processes were collected, and this extension to the natural environment must now be treated extensively.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (V-210 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 175-187

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)228
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