Pellets d'argiles gonflantes : élaboration et caractérisation hydrodynamique

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...
https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupve...

Auteur(s):  Pasquiou, Anne
Date de soutenance : 2001
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Directeur(s) de thèse :  Shahrour, Isam
Discipline : Génie civil
Mots-clés : Pellet
Scellement
Comportement mécanique
Gonflement
Contrainte effective
Homogénéisation

Résumé : Les structures de scellement utilisées dans le stockage des déchets radioactifs à grande profondeur doivent empêcher toute diffusion des radionucléides vers la biosphère. Le principal atout des pellets est qu'ils constituent un matériau avec une mise en place aisée. Néanmoins, la porosité des structures est alors plus importante et les pressions de gonflement sont plus faibles que dans les structures à base de briques compactées. Sachant qu'à grande profondeur les pressions hydrauliques peuvent atteindre plusieurs MPa, le premier objectif de l'étude a été de montrer que de telles pressions n'altèrent pas la pression de gonflement. Une étude bibliographique sur l'organisation structurale des milieux poreux argileux et les différentes contraintes qui y règnent, couplée à des essais d'injection sous forte pression d'eau ont permis de valider le concept des contraintes effectives dans les argiles gonflantes saturées et de montrer ainsi que les pressions hydrauliques ne sont pas un facteur limitant l'utilisation des pellets. Différentes méthodes de fabrication des pellets ont alors été analysées. Toutes ont donné des dimensions de pellets de 20 mm et une densité sèche supérieure à 1,9 g/cm3. Néanmoins, des essais d'imbibition ont montré qu'utilisées seules la porosité interpellet était trop importante pour que l'échantillon développe une pression de gonflement. Deux approches ont alors été adoptées pour diminuer la porosité : (i) mélange discrets de pellets de différentes tailles et (ii) mélange de pellets et de poudre. Dans le premier cas, des calculs numériques ont montré que, compte tenu de la fabrication des pellets, il est préférable d'utiliser au moins trois classes de pellets pour obtenir la porosité souhaitée. Dans le deuxième cas, l'introduction de pellets dans les échantillons apporte une échelle supplémentaire à la structuration des argiles (feuillet / particule / agrégat / pellet) de telle sorte que les phénomènes transitoires sont plus marqués dans les mélanges. Néanmoins, quel que soit le milieu argileux, le fléchissement des contraintes axiale et radiale pendant l'hydratation des échantillons est à attribuer à la diminution de la résistance simultanée à l'augmentation de la pression de gonflement. Enfin, à densité sèche homogénéisée égale, les milieux hétérogènes et homogènes présentent des propriétés hydromécaniques et hydrodynamiques du même ordre de grandeur. C'est pourquoi, nous suggérons de décrire le comportement des milieux hétérogènes par une modélisation basée sur l'homogénéisation. Les premières bases d'une telle modélisation ont été posées en étudiant les propriétés hydrodynamiques du milieu considéré indéformable. Les premiers résultats sont encourageants mais il est indéniable que la modélisation devra être améliorée en introduisant un couplage avec la mécanique.


Résumé (anglais) : 


Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10