Caractérisation des effets de température dans la zone endommagée autour de tunnels de stockage de déchets nucléaires dans des roches argileuses

La solution du stockage des déchets nucléaires de haute activité et de longue durée de vie dans les couches argileuses profondes comporte de nombreuses incertitudes. Pour combler celles-ci de nombreux projets européens sont réalisés de façon à les minimiser. Le projet TIMODAZ (Thermal Impact On the Damaged Zone Around a Radioactive Waste Disposal in Clay Host Rocks) étudie l'influence de la température sur la zone endommagée. Cette zone correspond à une zone soumise à la redistribution des contraintes lors de l'excavation constituant un lieu de développement de micro et macro fractures. Cet endommagement mécanique est complété par un endommagement thermique lors de la pose des canisters qui vont émettre de la chaleur durant des milliers d'années et donc provoquer une augmentation de la température du massif argileux. Cette élévation de température de l'argile peut faire apparaitre des déformations plastiques thermiques de contraction. Cette nouvelle plasticité peut contribuer au développement de la zone endommagée. L'objectif de ce travail est donc de caractériser la zone endommagée autour des tunnels souterrains, construits dans l'Argile de Boom, soumis à des élévations de température induites par les déchets nucléaires.

Durant ce travail, une loi de comportement thermo-mécanique est implémentée. Celle-ci se base sur un "modèle à chapeau" étendu à la thermo-plasticité. Ce modèle comprend la combinaison d'un modèle à frottement interne, d'un critère Cam-Clay et d'un critère de rupture à la traction. Ce modèle est étendu à la température et en particulier à la thermo-plasticité en considérant les travaux de Sultan. Les paramètres thermo-hydro-mécaniques de l'Argile de Boom sont identifiés et servent à la modélisation d'expériences de laboratoire et in situ. Ces expériences consistent en outres en un cylindre creux, en l'expérience de chauffage ATLASIII et en l'expérience à grande échelle PRACLAY. Ces trois expériences ont pour objectif d'étudier l'Argile de Boom d'une petite échelle à une plus grande représentative du massif argileux. L'étude du comportement dans la zone élastique et plastique est également prise en compte via ces différentes expériences. Les résultats, avec différentes lois de comportement, montrent que l'influence de la thermo-plasticité est faible mais non négligeable vis-à-vis des déformations déviatoriques engendrées par l'excavation.