Écrouissage thermique des argiles saturées : application au stockage des déchets radioactifs - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1994

Écrouissage thermique des argiles saturées : application au stockage des déchets radioactifs

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Abstract

Saturated clays submitted to constant mechanical loading and slow temperature increase frequently undergo irreversible contractions. This phenomena is described here by means of a change of plastic limits induced by temperature only, called thermal hardening. Constitutive laws adapted to this kind of plastic behaviour can be formulated within a general framework that satisfies thermodynamical principles. It shows that this coupling results from the presence of a latent heat during the isothermal hardening of plastic limits. A thermomechanical extension of Cam Clay model is then proposed and used in the analysis of laboratory thermomechanical tests performed on clay materials. Making use of tests already published, we show the adequacy of the concept of thermal hardening for clay behaviour. Some clay from deep geological formation considered for the disposal of radioactive waste exhibit thermal hardening in laboratory tests. The consequences for the underground storage facilities during the thermal loading created by the waste are investigated by means of in situ tests as well as numerical computation. The measurement around a heating probe buried in the clay mass demonstrate the significance of thermohydromechanical couplings. An accurate understanding of in situ measurements is achieved by means of numerical modeling in which the interaction between the various loading of the tests (excavation, pore pressure seepage, and heating) is carefully taken into account. Thermal hardening of the clay appears to be of little influence in these in situ tests. On the other hand, the magnitude of thermohydromechanical couplings observed in situ are higher than might have been expected from laboratory tests. A more accurate prediction is obtained if one takes into account the more stiffer behaviour of clays when they are subjected to small deformations.
Les argiles soumises à une charge mécanique constante et à une lente élévation de température donnent lieu généralement à une contraction irréversible. Ce phénomène est interprété par une variation des limites d'élasticité avec la température appelée écrouissage thermique. Une formulation du comportement plastique compatible avec les principes de la thermodynamique montre que ces effets de la température en plasticité reposent sur un couplage particulier où intervient la chaleur latente de transformation de l'état d'écrouissage du matériau. Une extension thermomécanique simple du modèle Cam Clay est proposée pour l'étude du comportement thermomécanique des argiles saturées. Une analyse d'essais de laboratoire déjà publiés illustre la pertinence de ces concepts. Des argiles issues de formations géologiques profondes susceptibles de recevoir un stockage de déchets radioactifs présentent un écrouissage thermique en laboratoire. Les conséquences pour un stockage sont évaluées par des modélisations et par des essais in situ menés dans un laboratoire souterrain. Les mesures faites autour d'une sonde chauffante révèlent l'importance des couplages thermohydromécaniques au sein d'un massif argileux. Les modélisations donnent une interprétation cohérente des mesures in situ. L'accent est mis sur les interactions entre les diverses phases d'un essai : excavation, reconsolidation du massif puis chauffage. Ces analyses montrent que l'écrouissage thermique se manifeste peu dans ces essais. En revanche, les couplages thermohydromécaniques de nature élastique sont nettement plus importants que ceux prévus d'après les essais triaxiaux classiques, ce que l'on attribue la raideur accrue de ce matériau lorsqu'il subit de très faibles déformations.
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Dates and versions

pastel-00574024 , version 1 (07-03-2011)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00574024 , version 1

Cite

Jean-Marc Picard. Écrouissage thermique des argiles saturées : application au stockage des déchets radioactifs. Matériaux. Ecole nationale des ponts et chaussées - ENPC PARIS / MARNE LA VALLEE, 1994. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00574024⟩
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