Abstract FR:

Dans un pays où la grande majorité de l'électricité est produite grâce aux réactions de fission des centrales nucléaires, la question de la gestion des déchets radioactifs ainsi produits revêt une importance capitale. C'est dans ce contexte que l'Andra a développé le projet Cigéo de stockage des déchets radioactifs en couche géologique profonde. La très faible perméabilité de la roche hôte, l'argilite du Callovo-Oxfordien, lui confère une capacité de confinement particulièrement intéressante pour le stockage de ces déchets. Cependant, la fracturation de cette roche suite au processus d'excavation a le potentiel d'augmenter significativement la perméabilité de la roche. Fort heureusement, il a été démontré expérimentalement que les capacités de gonflement et de fluage de l'argilite lui permettent de colmater naturellement les fissures lorsque celle-ci est hydratée. C'est précisément le scénario attendu à l'issue de l'exploitation des galeries et de l'arrêt des systèmes de ventilation. La modélisation du phénomène de colmatage constitue le principal objectif de ce mémoire. Tout d'abord, la philosophie du projet de stockage est précisée pour comprendre ce qu'il convient de modéliser afin de répondre à la question industrielle qui nous est posée. L'étude bibliographique montre que le phénomène de colmatage est essentiellement attendu au droit des scellements gonflants de galeries orientées selon la contrainte horizontale majeure pour les fissures de traction présentes à proximité de la paroi. Au vu des résultats expérimentaux présentés dans la littérature, il est ici proposé de se placer à l'échelle de l'ouvrage et non à celle de l'éprouvette de laboratoire pour modéliser le colmatage. Pour ce faire, un modèle de milieu homogène équivalent est introduit pour prendre en compte la présence de fissures tout autour de l'ouvrage, notamment leur densité et leur orientation. Ce modèle micromécanique est validé numériquement par comparaison à des simulations effectuées sur des volumes élémentaires de milieu fissuré, tant en ce qui concerne les propriétés mécaniques que celles de transport. Dans un second temps, le problème aux limites à résoudre est posé, puis deux types de résolutions sont détaillées. Le premier consiste en une résolution analytique dans un cadre simplifié de linéarité et d'invariance par rotation autour de l'axe du tunnel. Les résultats numériques sont obtenus très rapidement et l'analyse des effets des paramètres du modèle présentant des incertitudes est simplifiée. Le second a pour vocation d'être plus réaliste, puisque l'on renonce à l'hypothèse de linéarité, en prenant en compte la refermeture complète des fissures, ainsi qu'à celle d'invariance par rotation, qui n'est pas tout à fait représentative de ce qui est observé in situ. Une modélisation par la méthode des éléments finis est dans ce cas nécessaire. Les résultats des calculs mécaniques sont alors utilisés pour évaluer l'évolution de la conductivité hydraulique de la zone endommagée, ce permet de démontrer l'importance de la non-linéarité du milieu fissuré ainsi que du caractère conique du faciès de fissuration pour les fortes densités de fissure dans l'analyse et la compréhension du phénomène de colmatage des fissures de l'argilite du COx au voisinage des galeries