Thermo-hydro-mechanical behaviour of two deep Belgium clay formations: Boom and ypresian clays
- Autores: Analice França Lima Amorim
- Directores de la Tesis: Antonio Gens Sole (dir. tes.), Xiang Ling Li (dir. tes.), Enrique Edgar Romero Morales (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Lloret Morancho (presid.), Jean Vaunat (secret.), Carlos Guido Musso (voc.), Cristina Jommi (voc.), Yu-yun Cui (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Los residuos de larga duración y alta actividad representan un problema en los países que tienen programas de energía nuclear: gestión, aislamiento y seguridad. La barrera de ingeniería y las formaciones geológicas profundas estables son las opciones de aislamiento mejor aceptadas internacionalmente. En este sentido, Bélgica ha investigado el diseño para la disposición de sus RAA en formaciones arcillosas: la arcilla de Boom, considerada la formación geológica albergante de referencia; y, más recientemente, la arcilla Ypresian que es la alternativa localizada a mayores profundidades.
En el contexto de la Tesis estos dos materiales, extraídos de profundidades próximas a los 350m, se estudiaron a fondo desde el punto de vista experimental utilizando técnicas avanzadas para analizar su comportamiento acoplado bajo acciones de tipo THM. Además de las trayectorias hidráulicas y mecánicas bajo diferentes temperaturas, también se consideraron la sensibilidad a los ensayos de pulso térmico, los efectos de la anisotropía y las trayectorias de tensiones que incluyen el estado parcialmente saturado. En este aspecto, el material puede sufrir alguna desaturación en el muestreo, la ventilación de la galería y cuando entra en contacto con el relleno de cemento. Para realizar los ensayos se desarrollaron equipos especiales: células oedométricas adaptadas para controlar la presión de vapor a diferentes temperaturas; células isótropas con medidas locales de la deformación axial y radial, adaptadas para transferencia de vapor; y las células de volumen constante en baños térmicos para capturar la sensibilidad térmica de la permeabilidad al agua. Los protocolos de ensayo han recibido una especial atención: las trayectorias de tensiones con control de presión de agua siempre empiezan en estados de tensiones cercanos a las condiciones in situ y con agua preparada sintéticamente, simulando la química del agua de los poros in situ.
En una primera etapa, las muestras inalteradas de arcilla fueron ampliamente caracterizadas para definir sus propiedades geotécnicas y estado inicial, así como sus principales características microestructurales por porosimetría de intrusión de mercurio. Propiedades hidráulicas, tales como las curvas de retención de agua y permeabilidad saturada al agua, fueron determinadas a diferentes temperaturas. Se estudiaron las propiedades de permeabilidad al agua en dos orientaciones para analizar su anisotropía. Se determinó el cambio de volumen en respuesta a la carga/descarga, al incremento de succión y a la carga térmica drenada, caracterizando la fluencia y las propiedades de compresibilidad de los materiales a diferentes temperaturas. En el caso de la arcilla Ypresian, se ha prestado atención a la respuesta en el cambio de volumen con diferentes orientaciones de la estratificación.
Fue importante medir e interpretar el impacto de los pulsos térmicos relativamente rápidos en el aumento de la presión de poro y las características de la disipación de presión del agua en estos materiales de baja permeabilidad. Para este objetivo específico, se ha actualizado una célula con volumen constante y completamente instrumentada- con varios termopares y transductores de presión- permitiendo analizar la respuesta hidro-mecánica acoplada. Se llevaron a cabo dos ensayos utilizando diferentes condiciones de contorno hidráulico: el test 1 con presión de cola constante en la válvula inferior y sin flujo en el borde superior; y el test 2 con ambas válvulas de drenaje, inferior y superior, cerradas. Los pulsos térmicos fueron analizados mediante simulaciones numéricas realizadas con el código de elementos finitos CODE_BRIGHT. Los resultados del test1 se utilizaron para calibrar por retro-análisis algunos parámetros térmicos e hidráulicos a través del ajuste conjunto de los resultados térmicos e hidráulicos. En una posterior predicción "a ciegas", los resultados del test 2 fueron modelados utilizando los parámetros calibrados por retro-análisis.
