Caractérisation des hétérogénéités texturales et hydriques des géomatériaux argileux par la méthode de polarisation provoquée : Application à l'edz de la station expérimentale de tournemire
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- Tez No: 400057
- Danışmanlar: PROF. M. P. COSENZA, PROF. M. N. FLORSCH, PROF. M. A. REVİL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Time domain and Spectral domain Induced Polarization, excavation damagedzone, clay rock, electrical tomography
- Yıl: 2011
- Dil: Fransızca
- Üniversite: Université Pierre et Marie Curie (Paris 6)
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 432
Özet
Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans la problématiquegénérale de la sûreté des stockages de déchets radioactifs en formations argileusesprofondes. Le creusement d'ouvrages souterrains dans les argilites induit la création d'unezone endommagée ou perturbée dont la caractérisation constitue un enjeu de sûreté majeur.La caractérisation de l'extension spatiale de cette zone endommagée et de son évolution dansle temps a été effectuée par le suivi de la résistivité électrique et de la Polarisation Provoquée(PP) dans trois galeries de la station expérimentale de Tournemire (Aveyron, France) del'Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire (IRSN). Les résultats obtenus montrent queles anomalies PP mises en évidence dans le domaine temporel (PPT) s'expliquent par laprésence de minéralisations (plus particulièrement de pyrite) localisées dans desdiscontinuités structurales suivantes : fractures tectoniques (mm-cm), faille tectonique (m) etnodules calcaires (cm). Avec la résistivité électrique, nous avons montré que la méthode PPTétait sensible aux modifications texturales liées à la désaturation de la roche, provoquée par laventilation de la galerie. Cet effet a été particulièrement bien mis en évidence aux paroisverticales des ouvrages. Les résultats acquis dans le domaine spectral (PPS) ont permis dediscriminer dans la réponse PP, la contribution de la désaturation de la roche et celle liée à lafracturation purement mécanique.Le volet expérimental de cette thèse conduit en laboratoire a concerné des mesures PPS (1,4Hz - 12 kHz) sur des échantillons argilo-sableux non-consolidés saturés. Ils ont montré que lesphénomènes de polarisation dans un mélange argilo-sableux sont liés au premier ordre auxpropriétés surfaciques (i.e., capacité d'échange cationique, surface spécifique) du matériau età la teneur en argile. Ces phénomènes de polarisation sont indépendants de la concentrationde l'électrolyte utilisé. La réponse PPS des mélanges est également très sensible à laminéralogie des différentes familles d'argiles impliquées ; elle met en évidence une diversitédes comportements électriques d'argiles de même famille minéralogique.Mot clés : polarisation provoquée temporelle et spectrale, zone endommagée, argilite,tomographie électrique
Özet (Çeviri)
This Ph-D thesis investigates the potential of clay rocks for deep geological disposal ofradioactive waste. Underground excavations are responsible in their vicinity a region, wherethe clay-rock is damaged or disturbed. This region must to be characterized to ensure thesafety of repositories. The extension of the excavation damaged zone (EDZ) and its evolutionover time have been investigated thought electrical resistivity and induced polarizationmethods from three galleries belonging to the French Institute of Radioprotection and NuclearSafety (IRSN)?s experimental underground research laboratory of Tournemire (Aveyron,France). Time domain induced polarisation indicates the presence of mineralization (e.g.,especially pyrite) located in the structural discontinuities such as tectonic fractures (mm-cm),tectonic fault (m) and calcareous nodules (cm). Combined electrical resistivity and InducedPolarization methods show the possibility to delineate textural changes associated todesaturation of the clay-rock induced by the ventilation of galleries. The impact of thedesaturation is particularly observed on the gallery?s walls. In addition, Spectral InducedPolarization (SIP) tomography results can be used to discriminate the responses of thedesaturated zones from the fractured zones.We have performed laboratory experiments (in the range 1.4 mHz - 12 kHz) using saturatedunconsolidated sand-clay mixtures. The results illustrate that the amplitude of polarization isstrongly affected by the surface properties of these mixtures (e.g., cation exchange capacity,specific surface area) and by the volumetric clay content. However, the amplitude ofpolarization is independent of the concentration of electrolyte. The SIP response is alsostrongly sensitive to the mineralogy of the clays.
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