Géochimie et géomécanique des interactions Solides-Solutions en milieux non-saturés. Perspectives pour le stockage de déchets nucléaires

Majda BOUZID, thèse de doctorat de l'Université Paris-Sud, 232 p., soutenue le 11 juin 2010

Les matériaux poreux, notamment les non saturés, sont des systèmes complexes où plusieurs paramètres physicochimiques (e.g. HR%, T°C, nature de la solution, géométrie du réseau poral) interagissent. La précipitation des phases secondaires et les modifications associées (e.g. espace poral) sont importants à comprendre dans plusieurs domaines d’applications : le génie civil, les sciences des sols ou la géologie du stockage profond.
Ce travail expérimental a été entrepris pour mieux comprendre les mécanismes qui lient les transitions de phase géochimique et les propriétés physicochimiques d’un milieu poreux multiphasique. La précipitation des sels dans des matériaux poreux synthétiques a permis de mettre en évidence deux types de couplage géochimie-géo mécanique : la pression de cristallisation (phénomène en compression, déjà connu), et la traction capillaire. Ces précipitations sont également responsables d’une hétérogénéisation du réseau poral qui modifie forcément les fonctions de transfert. Mais on a pu également montrer que des portions de liquide peuvent être isolées par des bouchons de sels et ainsi développer de nouvelles propriétés thermochimiques. En particulier, nous avons observé des cavitations dans certaines de ces solutions occluses qui indiquent qu’elles étaient dans un état métastable surchauffé. Enfin, des expériences d’extraction différentielles ont montré que la solubilité change avec la taille de pores, et une interprétation basée sur la géométrie (courbure du solide) porale a été fournie.
Quelques indices montrant que ces phénomènes peuvent effectivement être des processus naturalistes actifs ont été rassemblés, cette extension au milieu naturel doit être maintenant approfondie.