Pham quoc thai 2005 RESUME these et summary publication FIN claystone

Effets de la désaturation et de la resaturation sur l’argilite dans les ouvrages souterrains L’objectif de cette thèse est de caractériser par des approches expérimentales et numériques les effets hydrique, mécanique et hydromécanique dus à la désaturation et la resaturation de l’argilite de l’Est, roche hôte du futur laboratoire souterrain de stockage des déchets radioactifs à Bure (France). Nous présentons des approches expérimentales et numériques pour caractériser le phénomène de transfert hydrique dans l’argilite. Une méthode simple d’identification est proposée, en déterminant la diffusivité hydrique linéarisée à partir de mesures pondérales sur des échantillons (tube mince et plaque mince) soumis à des paliers d’humidité suivant un cycle de désaturation-resaturation. Le transfert hydrique est non-linéaire. Pour interpréter ce phénomène, on établit un modèle numérique non linéaire tenant compte des phénomènes physiques (la conduction hydraulique, la diffusion de vapeur, le changement de phase etc.). On étudie ensuite l’évolution du comportement physique et mécanique de la roche argileuse en fonction de l’humidité imposée, suivant un cycle de désaturation-resaturation par paliers successifs. La déformation hydrique, la vitesse de propagation des ondes ultrasoniques, les propriétés élastiques, les caractéristiques de rupture et les phénomènes différés dépendent de l’état hydrique de matériau. L’influence de la désaturation et de la resaturation sur « un modèle réduit de tunnel» est étudiée. Pour mettre en valeur l’anisotropie de la roche, on utilise des tubes épais dont l’axe est parallèle ou perpendiculaire à la stratification. Ces tubes sont soumis à des chargements hydriques par ventilation d’air à hygrométrie variable dans leur trou central. Nous utilisons un modèle poroélastique non- linéaire, pour interpréter les phénomènes hydromécaniques anisotropes observés. On montre que les chargements hydriques peuvent conduire à des ruptures de l’éprouvette qui respectent les directions d’anisotropie de la roche, et qui peuvent être interprétées par le modèle hydromécanique comme une violation d’un critère de rupture en contrainte totale de traction. Finalement, des calculs numériques pour les phénomènes engendrés par la désaturation et la resaturation à l’échelle des ouvrages souterrains sont réalisés, par des modèles numériques calibrés à partir de résultats expérimentaux. Des solutions analytiques et numériques par la méthode des éléments finis sont réalisées pour prévoir l’influence de la désaturation et de la resaturation sur le massif d’argilite dans les galeries souterraines. Mots clés : Désaturation, resaturation, argilite, hydromécanique, transfert hydrique, endommagement Effect of desaturation and resaturation on claystone in underground galleries We characterize the effects of desaturation and resaturation on claystone at Bure (France) where an underground research laboratory is under construction. The mass transfer process in the Bure claystone is characterized, in terms of moisture diffusivity as a function of the relative humidity. A diffusivity identification method based on the measured mass evolution during transfer is proposed for the cases of uniaxial and radial diffusions. The thin plates and hollow cylinders are submitted to the desaturation-resaturation processes. A significant non-linearity of moisture diffusivity has been observed. A nonlinear numerical model is developped to interpret the moisture transfert phenomena in material. The ultrasonic velocity and the hydric strains have been investigated during the desaturation - resaturation process without mechanical loading. The effect of désaturation-resaturation on mechanical behavior of the Bure claystone is analysed by carrying out uniaxial compressive tests and creep tests on samples with different water contents. The elastic parameters, compressive strength and creep behavior parameters depend clearly on the humidity. The tests on thick hollow cylinders (small-scale model of tunnel) submitted to desaturation – resaturation in their hole allow us to specify orders of magnitude of moisture transfer phenomenon and damage in claystone subjected to ventilation. The hydric loading lead to the failure in material according to the anisotropic direction. A hydromechanical model is etablished to interpret the experimental results. The nonlinear behavior according to the relative humidity is taken into account. This nonlinear model is applied to predict the hydromechanical responses in tunnel subjected to ventilation, with the analytical and numerical solutions. Keywords : Desaturation, resaturation, claystone, hydromechanical, moisture transfer, damage . par des approches expérimentales et numériques les effets hydrique, mécanique et hydromécanique dus à la désaturation et la resaturation de l’argilite. Effets de la désaturation et de la resaturation sur l’argilite dans les ouvrages souterrains L’objectif de cette thèse est de caractériser