Contribution à l’étude du comportement thermo hydro mécanique des bouchons d’alvéole et scellements de galerie dans les ouvrages de stockages de déchets radioactifs

par Sy Quan Tu

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Jean-Claude Robinet.

Soutenue en 2011

à l'INSA Rennes .

  • Titre traduit

    Contribution to the study of thermo hydro mechanical of sealing galleries and alveolus plugs in the works of radioactive waste storage


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    La réutilisation de l'argilite excavée in situ pour fabriquer des noyaux ou de bouchons d'étanchéité dans les stockages des déchets radioactifs nécessite des connaissances sur le comportement thermo hydro mécanique à la fois de l'argilite Callovo Oxfordien et de leurs mélanges éventuels avec la bentonite MX80, un type d'argile gonflante dédiée à ce type d'ouvrage. Les résultats expérimentaux nous montrent que les différents éléments thermo hydro mécanique semblent incapable à se traduire les phénomènes étranges observés sur les essais porosimétrie ou triaxiaux : faible porosité, forte résistance mécanique. Cette analyse nous laisse à penser que la précipitation des calcites au cours du temps dans les macro pores joue un rôle décisif dans la naissance de la stratification Callovo Oxfordien, qui permet d'expliquer clairement l'origine du phénomène. C'est une idée à l'issue de laquelle, plusieurs modèles ont été établis avec les paramètres liés au pourcentage de carbonate, au coefficient de Biot ou à l'effet de la chimie du fluide interstitiel. L'évolution de deux surfaces de charge de type Mroz et Drescher (2003) a été retenu pour cette étude : l'une correspond à l'état de consolidation initiale appelée surface de charge diagenèse et l'autre du au prélèvement des échantillons, créée lors de la décharge hydromécanique, qui s'accompagne une modification des réseaux poreux, en particulier la création des macropores sous l'effet de glissement à l'interface entre les minéraux. Ce modèle en tenant compte de l'endommagement anisotrope, nous a permis de simuler assez bien les résultats d'essais triaxiaux obtenus par BRGM sur l'argilite de Haute Marne à l'état saturé. Avec les résultats d'essais de désorption/sorption réalisés par CEAIEDF, l'extension de ce modèle à l'état partiellement saturé nous aide à évaluer la pression d'eau équivalente ainsi que l'endommagement initiale, bien évidemment anisotrope de l'argilite saine in situ. Une étude du couplage thermo hydromécanique a été menée. Ce modèle nous permet de prédicter les essais thermo chimio mécanique, en tenant compte l'effet du gonflement interfoliaire. L'endommagement sous l'effet thermique a été considéré comme isotrope, nous semble convenable à expliquer la plupart des phénomènes se produisant sur le chemin d'imbibition à contrainte constante sous température variable. Le second objectif de ces travaux vise à envisager la faisabilité d'utilisation des argilites excavées pour la fabrication des pièces compactés, élément primordial constituant les noyaux et les bouchons d'alvéole et de la galerie. Il repose sur la maîtrise des certaines propriétés des poudres d'argilite, notamment vis-à-vis de l'aptitude de gonflement et de la perméabilité intrinsèque du milieu à l'état saturé. Les résultats de 12 essais de gonflement libre sur les poudres d'argilite nous montre une faible déformation de dilatance de l'argilite in situ, confirme sa capacité pour la fabrication des noyaux ou de bouchons d'étanchéité. L'essai d'imbibition à contrainte verticale 7MPa constante sur RE07008 remaniée à 40MPa nous rend une déformation volumique de 0,37%. Il s'avère important d'ajouter la bentonite MX80 afin d'améliorer la qualité de gonflement ainsi la capacité d'étanchéité du milieu. Une analyse de texture des réseaux poreux à l'aide des tests porosimétrie au mercure nous permet de comprendre le rôle de la nature des matériaux, de la densité sèche sur la distribution de porosité : Il existe un seul pic d'accès en macro pore pour le cas de l'argile de référence RE07008 deux pics d'accès en méso et macro pore dans le cas des mélanges argilite-bentonite, la porosité augmente avec le pourcentage de bentonite MX80 ajouté. Le modèle rhéologique Catsus Clay a été sélectionné en fin de compte, nous aide à prévoir l'évolution de la pression d'eau équivalente, de la pression de gonflement, de la contrainte au contact entre les molécules à l'échelle de macrostructure sur différents chemins de sollicitations hydromécaniques. Le mélange de 70%MX80 compacté à 40MPa semble approprié pour répondre aux critères imposés en matière de sécurité et d'économie vis-à-vis de la construction des ouvrages : pression de gonflement résiduelle atteinte 7MPa après une reprise des vides de 10%. Ce pourcentage est vraisemblablement sélectionné pour la fabrication des noyaux et bouchons des alvéoles et des galeries.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (223 p. )
  • Annexes : Bibliographie p.183-188

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