Comportement hydromécanique d'une argile gonflante fortement compactée

• Auteur / Autrice : Mourad Yahia Aissa
• Direction : Pierre Delage
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
• Jury : Président / Présidente : François Schlosser
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eduardo E. Alonso, Frédéric Plas, Yu Jun Cui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Yves Hicher, Robert Charlier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compactage

Mots clés libres

Mécanique sol

Propriété hydrique sol

Argile gonflante

Stockage souterrain

Déchet radioactif

Etude expérimentale

Hydromécanique

Perméabilité eau

Sol non saturé

Succion

Propriété élastique

Résultat expérimental

Simulation numérique

Résumé

Ce mémoire de thèse traite l’analyse des aspects hydriques et mécaniques d’une argile gonflante (FoCa) fortement compactée, destinée à être le matériau de scellement et de confinement des déchets radioactifs lors de leur stockage à grandes profondeurs, suivant le concept des barrières ouvragées. La première partie de ce travail s’intéresse au problème du transfert des fluides (eau et air) dans ce matériau. Les résultats obtenus respectivement au moyen de la méthode des profils instantanés, et de la dissipation de la pression d’air, ont mis en évidence les relations perméabilité à l’eau – succion, d’une part, et perméabilité à l’air – indice des vides d’air, d’autre part. De plus, la prédominance des effets liés à la physico-chimie ont induit une indépendance de la courbe de rétention d’eau avec la densité sèche du matériau. La seconde partie de ce travail constitue l’étude du comportement hydromécanique, réalisé en condition isotherme (20°C). Les résultats obtenus ont permis d’identifier l’influence de la succion sur le comportement volumique du matériau gonflant compacté. De plus, on a mis en évidence l’existence d’une courbe de gonflement critique (CSC) traduisant l’effet du couplage hydrique mécanique. Basé sur les résultats expérimentaux et sur le concept de la courbe CSC, un modèle de comportement élastique non-linéaire est alors proposé. Celui-ci est validé à travers les résultats de simulations qu’il fournit, et qui sont satisfaisantes.

This thesis report incluse hydraulic and mechanical analysis of a heavily compacted swelling clay (FoCa), used as a sealling and confining material for radioactive waste storage at great depth, following a barrier clay concept. The first part of this work is interested on fluid transfer problems in this swelling material. The results carried out using respectively the instantaneous profile method and the air pressure dissipation, highlighted both (water permeability – suction) and (air permeability – air void ratio) relationships. Moreover, the predominance of the physicochemical effects induced an independence of the water retention curve with the initial dry density of the material. The second part of this work treats the hydromechanical behavior study, carried out in isothermal condition (20°C). Results obtained made it possible to identify the suction influence on the volumetric behavior of the compacted swelling material. A new concept termed the critical swelling curve (CSC) is developped in order to take into account the coupling effect. Based on a formulation of the state surface and the CSC curve, a non linear elastic model is then proposed. This model is validated through simulation results which it provides, and which are satisfactory.