Etude expérimentale du comportement poromécanique des argilites du COx : influences de l’anisotropie initiale et du chemin de chargement

Experimental investigation of poromechanical behaviour of COx claystone : influences of initial anisotropy and loading path

• Auteur / Autrice : Chen Xi
• Direction : Nicolas Burlion
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMcube - Laboratoire de mécanique, multiphysique, multiéchelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux poreux

Cisaillement (mécanique)

Facteur de charge

Anisotropie

Plasticité

Perméabilité

Argilite

Mots clés libres

Coefficient de Biot

Essais oedométriques

Callovo-Oxfordian claystone

COx

Résumé

L’argilite du Callovo-Oxfordian (COx), est sélectionnée comme une potentielle barrière géologique pour le stockage profond des déchets radioactifs en France. La présente thèse de doctorat est consacrée à l’étude expérimentale du comportement poromécanique de cette roche. En complément aux études antérieures, l’accent est mis sur l’étude des influences de l’anisotropie initiale et du chemin de chargement. Pour cet objectif, une série de tests en laboratoire sont réalisés, incluant des essais de fluage en extension axiale avec différentes orientations de chargement, des essais de fluage au cisaillement sur échantillons fracturés avec mesure de perméabilité au gaz, des tests de détermination des coefficients de Biot et de Skempton, des essais de décompression latérale et d’extension axiale avec des cycles poroplastiques, et des essais oedométriques avec différentes conditions de drainage. D’après les résultats obtenus, il est observé que le comportement poromécanique de l’argilite du COx est fortement influencé par l’anisotropie structurale et le chemin de chargement. La déformation différée est une propriété importante de cette roche argileuse et elle est également influencée par l’anisotropie structurale et le chemin de chargement. L’évolution de la perméabilité au gaz des échantillons fracturés au cisaillement est affectée par de multiples facteurs comme la pression de confinement et la capacité d’auto-colmatage de la roche.

The Callovo-Oxfordian (COx) claystone has been selected as a potential host rock for underground radioactive waste repository in France. The present thesis is devoted to experimental investigation of the poro-mechanical behavior of COx claystone. The emphasis is put on the study of influences of structural anisotropy and loading path. Both instantaneous and time dependent behaviors are considered. For this purpose, a series of laboratory investigations including axial extension creep tests with different loading orientations, shear creep tests on fractured samples with gas permeability evolution measurement, tests for determination of Biot’s and Skempton’s coefficients, lateral decompression and axial extension tests with poroplastic cycles and oedometric tests under different drainage conditions. From the results obtained, it is found that the poromechanical behavior of COx claystone is strongly affected by structural anisotropy, loading path and water saturation degree. The time-dependent deformation is also an important property of the COx claystone. The gas permeability evolution of fractured samples is influenced by various factors including confining pressure and self-sealing ability of clayey rock.