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Étude théorique et numérique de l'endommagement thermo-hydro-mécanique des milieux poreux non saturés
Les déchets radioactifs sont stockés dans des milieux poreux multi-phasiques. Un nouveau modèle d'endommagement, formulé en variable indépendantes (contrainte nette, succion et contrainte thermique) est proposé pour ces géomatériaux. La variable d'endommagement est un tenseur d'ordre deux, dont les valeurs principales croissent avec la tension. Les relations contrainte/déformation sont dérivées de l'énergie libre, dont l'expression est postulée. Les rigidités dégradées sont calculées en appliquant le principe de l'Energie Elastique Equivalente pour chaque variable d'état. La fissuration est prise en compte dans les transferts d'humidité, au moyen de longueurs internes. Le modèle d'endommagement a été intégré dans le code d'Eléments Finis Θ-Stock. Le modèle mécanique a été validé en comparant des résultats numériques à des résultats expérimentaux et théoriques. Les tendances données par le modèle dans les études paramétriques sur des configurations réalistes complexes sont bonnes.

2009-09-24
Science des matériaux, mécanique, génie mécanique
Sciences de la terre et génie de l'environnement
Ecole des Ponts ParisTech
Endommagement – Sol non saturé – Couplages thermo-hydro-mécaniques – Poromécanique – Thermodynamique – Longueur interne – Eléments Finis – Excavation Damaged Zone (EDZ)
Theoretical and numerical study of thermo-hydro-mechanical damage in unsaturated porous media
Nuclear waste disposals are designed in multi-phase porous media. A new damage model, formulated in independent state variables (net stress, suction and thermal stress), is proposed for such geomaterials. The damage variable is a second-order tensor, which principal values grow with tensile strains. The stress/strain relations are derived from a postulated expression of the free energy. The degraded rigidities are computed by applying the Principle of Equivalent Elastic Energy for each stress state variable. Cracking effects are taken into account in transfers by introducing internal length parameters in the expressions of moisture conductivities. The damage model has been implemented in Θ–Stock Finite Element code. The mechanical model has been validated by comparing numerical results to experimental data and theoretical predictions. The qualitative evolutions given by the model in the parametric studies performed on realistic complex configurations show good trends.
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