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Couplages dans les géomatériaux multiphasiques : effets de la température et de la chimie
Le transport des composants chimiques dans le sol par l'eau est une cause principale de la pollution du sol. Ce transport a lieu autour des remblais et de la zone de stockage du déchet nucléaire, des rejets et des pertes de mine, etc. Un grand nombre de ces sites est non saturé de l'eau et dans certains cas la chaleur peut changer le destin des espèces chimiques, qui nous mènent à un problème couplé dans le milieu multiphasique. Dans ce mémoire, les simulations numériques avec un modèle thermo-hydro-mécanique existant et les modélisations théoriques et les simulations numériques du transport et les interactions d'une espèce chimique dans les milieux multiphasiques sont présentées. Les formulations THM intégrées dans le Code_Aster sont présentés. L'excavation, la mise en place de barrière ouvragée et le chargement thermique de puits de stockage des déchets nucléaires sont modélisés. La vérification du modèle est presentée à travers de ces simulations numériques. Une modélisation théorique du comportement thermo-hydro-mécanique couplée aux phénomènes chimiques est ensuite présentée dans le cadre d'une approche entièrement couplée dans laquelle l'eau, le gaz, l'espèce chimique et le squelette de sol ont été considérés comme constituants; les inconnues correspondantes sont la température, la pression de l'eau, la pression de gaz, la concentration chimique et les déplacements. Pour chaque constituant, l'équation de bilan de masse et la loi de comportement appropriée sont écrites et résolues simultanément. Les résultats de ce modèle ont été comparés à des résultats théoriques et expérimentaux existant dans la littérature. Les résultats de quelques applications du modèle sont également présentées. Enfin, quelques perspectives de recherche sont proposées. En particulier, il y a un besoin d'effectuer des expériences pour obtenir les paramètres nécessaires du sol pour permettre de modéliser plus précisément le transport de la chaleur et du soluté dans les sols non saturés et déformables.

2006-05-05
Sciences de la terre et génie de l'environnement
Ecole des Ponts ParisTech
Sol non saturé – Couplage – Thermo-hydro-mécanique – Succion – éléments finis – Transport de pollution – Efficacité osmotique – Consolidation chimique – Interaction sol – Soluté
Transport of chemical components in soil through water is the major cause of pollution of the soil. This transport takes place around landfills and nuclear waste storage areas, tailings and mine wastes, and so on. A great number of these sites are unsaturated of water and in some cases heat can change the fate of chemical species, that lead us to a coupled problem. In this dissertation, numerical simulation with an existent thermo-hydro-mechanical model and theoretical modelisation and numerical simulation of transport and interactions of one chemical species in multiphase media are presented Integrated THM model in the Code_Aster is presented. Excavation, engineering barrier and thermal load of waste nuclear storage well are modeled. Verification of model is presented with these simulations. A thermo-hydro-mechanical behaviour coupled with chemical phenomena is presented with a fully coupled method that water, gas, chemical species and soil skeleton were considered as constituents and corresponding unknowns are temperature, water pressure, gas pressure, chemical concentration and displacements. For each constituent, mass balance equation and linear momentum equation are written and solved simultaneously to find related unknowns. The results of this model have been compared with the theoretical and experimental results existing in the literature. Furthermore, results of some applications of this model are included. Some areas where further work is required are identified. In particular, there is a need to perform experiments to obtain necessary soil parameters to permit accurate modelling of the heat and contaminant transport in unsaturated soils.
Unsaturated soil – Coupling – Thermo-hydro-mechanic – Suction – Finite element – Pollution transport – Osmotic efficiency – Chemical consolidation – Soil – Solute interaction
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