Initiation et propagation de fissures dans une roche argileuse sous pression de gaz : étude expérimentale et numérique

Abstract

Dans le cadre du projet Cigéo pour le stockage des déchets radioactifs en couche géologique profonde, l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs a mené de nombreuses études pour caractériser le comportement de l’argilite soumise à une augmentation de la pression liée à une production de gaz par corrosion et radiolyse au sein des alvéoles de stockage. Dans cette thèse, l’initiation et, surtout, la propagation des fissures ainsi créées sont étudiées expérimentalement à l’échelle centimétrique afin de développer un modèle numérique utilisable à l’échelle du site Cigéo et ainsi améliorer les représentations existantes. Pour observer le chemin de propagation des fissures générées par l’augmentation de pression à l’échelle d’un échantillon, le choix s’est porté sur la tomographie à rayons X. Il s’agit d’une technologie permettant de voir à l’intérieur de matériaux opaques mais nécessitant des temps d’acquisition longs au regard de la vitesse de propagation de la fracture. Un protocole expérimental inédit a alors été développé à l’aide d’un modèle numérique basé sur la mécanique linéaire de la rupture pour obtenir une maîtrise optimale de la fissuration et permettre son observation. L’orientation du litage, le degré de saturation et le type de fluide utilisé sont les paramètres étudiés. Les images tomographiques ont aussi servi à caractériser la forme et la distribution des inclusions de pyrite dans l’argilite.