Etude du comportement hydro-mécanique des blocks de mélange d'argilites excavées et bentonite

par Zhixiong Zeng

Projet de thèse en Géotechnique

Sous la direction de Yu Jun Cui.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec NAVIER (laboratoire) et de Géotechnique (equipe de recherche) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Cette étude porte sur le comportement hydromécanique du mélange compacté de bentonite / argile excavée utilisé comme matériau d'étanchéité et de remblayage dans les dépôts de déchets radioactifs de haute activité. Une étude expérimentale sur les effets de la fraction de bentonite et de la teneur en eau sur le comportement en compression a d'abord été réalisée pour la fabrication industrielle des blocs de mélange. Ensuite, les pressions de gonflement verticales et latérales du mélange MX80 bentonite / argile ont été étudiées. Différents vides technologiques ont été simulés en prenant en sandwich des particules de bentonite parmi des disques compactés identiques. L'effet des vides technologiques sur l'anisotropie de la pression de gonflement et de la microstructure a été analysé. L'accent a également été mis sur la relation entre la pression de gonflement et la densité sèche finale de la bentonite. Par la suite, pour mieux comprendre les performances à long terme du mélange bentonite / argile MX80 en cas de vides technologiques, effets des vides technologiques initiaux, chimie de l'eau et temps d'hydratation sur la pression de gonflement, conductivité hydraulique, composition minéralogique et microstructure ont également été caractérisés. Pendant le fonctionnement du dépôt, les matériaux cimentaires peuvent se désintégrer, produisant une solution cimentaire. Le mélange de bentonite / argile MX80 compacté avec deux densités sèches a été hydraté par de l'eau distillée, de l'eau synthétique et une solution de ciment. Les effets de la solution cimentaire sur la pression de gonflement, la conductivité hydraulique, la composition minéralogique et la microstructure ont été analysés. Enfin, les propriétés hydrauliques à l'état insaturé ont été étudiées en effectuant un test de rétention d'eau et un test d'infiltration ainsi que l'observation de la microstructure. Les résultats obtenus ont permis de relier la variation de la conductivité hydraulique aux changements de microstructure.

  • Titre traduit

    Investigation of the hydro-mechanical behaviour of excavated laystone/bentonite mixture in compacted blocks


  • Résumé

    This study focuses on the hydro-mechanical behaviour of compacted bentonite/excavated claystone mixture used as sealing and backfilling materials in high-level radioactive waste repositories. An experimental study on the effects of bentonite fraction and water content on the compression behaviour were first carried out for the industrial manufacture of the mixture blocks. Then, the vertical and lateral swelling pressures of the MX80 bentonite/claystone mixture was investigated. Different technological voids were simulated by sandwiching bentonite particles among identical compacted disks. The effect of technological voids on the anisotropy of swelling pressure and microstructure was analyzed. The emphasis was also put on the relationship between the swelling pressure and the final dry density of bentonite. Afterwards, to get a better insight into the long-term performance of the MX80 bentonite/claystone mixture in case of technological voids, the effects of initial technological voids, water chemistry and hydration time on the swelling pressure, hydraulic conductivity, mineralogical composition and microstructure were also characterized. During the operation of the repository, cementitious materials can decay, producing cementitious solution. Compacted MX80 bentonite/claystone mixture with two dry densities was hydrated by distilled water, synthetic water and cementitious solution. The effects of cementitious solution on swelling pressure, hydraulic conductivity, mineralogical composition and microstructure was analyzed. Finally, the hydraulic properties under unsaturated state were investigated by carrying out water retention test and infiltration test as well as the microstructure observation. The results obtained allowed relating the variation of hydraulic conductivity to the microstructure changes.