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Modélisation du comportement hydromécanique post-fermeture dune cavité souterraine remblayée N. Dufour et H. Wong DGCB, ENTPE F. Deleruyelle IRSN.

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1 Modélisation du comportement hydromécanique post-fermeture dune cavité souterraine remblayée N. Dufour et H. Wong DGCB, ENTPE F. Deleruyelle IRSN

2 2 Eléments contextuels Le problème posé Approches analytiques Modélisations numériques Conclusions et perspectives

3 3 Organisation générale du stockage de déchets radioactifs en couche géologique profonde (Source : Dossier argile 2005, ANDRA) Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

4 4 (a) Etat initial(b) Excavation, installation du revêtement (c) Remblaiement t=0 (d) détérioration du revêtement t>0 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

5 5 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives écoulement induit défaut de compactage Convergence différée (u) remblai massif soutènement

6 6 Solution analytique poro-élastique Solution semi-analytique poro-viscoélastique Solutions numériques poro-viscoplastique autres comportements non linéaires Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Dans un premier temps : géométries simples Ultérieurement : géométries plus complexes

7 7

8 Relations de comportement Loi de Darcy Equilibre 8 avec cas limite Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

9 diffusivité hydraulique (phase solide incompressible) 9 Géométrie sphérique ou cylindrique avec où Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

10 10 Hydraulique (en paroi) Contraction de la cavité écoulement Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives remblai Incompressibilité de la phase solide

11 remblai 11 Mécanique (en paroi) soutènement Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives contrainte totale initiale pression deau initiale

12 12 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Transformation de Laplace Inversion analytique Solution analytique (géométrie sphérique)

13 13

14 fonction de Heaviside 14 Relations de comportement (Coussy) : produit de convolution de Stieljes Avec : fonctions de relaxation modules « court terme » modules « long terme » où temps caractéristique de relaxation pour le comportement volumique temps caractéristique de relaxation pour le comportement déviatoire Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

15 15 Avec : fonctions de fluage temps caractéristique de fluage pour le comportement volumique temps caractéristique de fluage pour le comportement déviatoire Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

16 16 Avec : Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

17 17 t t p(t)u(t) Cas sphérique Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Vérification sur une solution poro-élastique explicite

18 18 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

19 19 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

20 Avec : 20 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives

21 21

22 Décomposition des déformations Loi de Lemaître Loi de Norton-Hoff Poro-viscoplasticité Exemple de loi de comportement non linéaire 22 élastiqueviscoplastique Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives avec

23 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives 23 τ s* ρ t=8ans t=25000ans PePe PiPi Matériau de Norton-Hoff Utilisation de CAST3M Cas-test de Pouya (monophasique)

24 24 (1) Modèle poro-élastique (2) Modèle mécanique monophasique Comportement non linéaire Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Hypothèse : matrice incompressible Loi de comportement poro-élastoplastique représentée par la superposition de 2 modèles : (1) + (2) Modélisation biphasique dans Cast3m

25 règle découlement : fonction de charge : Inégalité de Clausius-Duhem Hypothèse : matrice incompressible 25 Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Comportement non linéaire identique Validité de la superposition mise en œuvre dans Cast3m

26 5 éléments 29 nœuds 3 éléments 19 nœuds 11 éléments 59 nœuds + solution analytique t p(t) à r=1 26 Isovaleurs de pressionChamp de déplacement Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Comparaison analytique/numérique (poro-élasticité, cavité sphérique)

27 27

28 28 Problème dune cavité sphérique ou cylindrique remblayée (remblai poro-élastique) Solution semi-analytique (massif encaissant poro-viscoélastique) Influence importante de la dégradation du soutènement et de la qualité du remblai Contexte Solution analytique Solution semi- analytique Solutions numériques Conclusions & perspectives Solution analytique (massif encaissant poro-élastique) Modélisation numérique dans Cast3m : - validée par rapport au cas-test de Pouya (cas monophasique) - superposition de 2 modèles dans le cas biphasique (valable dans le cas « matrice incompressible ») - comparaisons analytique/numérique satisfaisantes Perspectives : lois de comportement plus complexes


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