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Fauchille Anne-Laure

Déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration induite par dessiccation dans les argilites de Tournemire : apports couplés de la pétrographie quantitative et de la corrélation d'images numériques

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Index

École doctorale :

  • Gay Lussac - Sciences pour l'environnement

UFR ou institut :

  • Ecole nationale supérieure d'ingénieurs de Poitiers (ENSIP)

Secteur de recherche :

  • Terres solides et enveloppe superficielle

Section CNU :

  • Structure et évolution de la Terre et des autres planètes

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration induite par dessiccation dans les argilites de Tournemire : apports couplés de la pétrographie quantitative et de la corrélation d'images numériques

Ce travail de thèse s’est inséré dans la problématique du stockage de déchets radioactifs en formation argileuse profonde. Il porte en particulier sur l’étude de la fissuration hydrique induite par la désaturation et resaturation de la roche en paroi des galeries de la station expérimentale de Tournemire (Averyon, France). Cette étude a visé à identifier les déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration hydrique des argilites de Tournemire, en couplant au laboratoire la Corrélation d’Images Numériques (CIN) et la Microscopie Electronique à Balayage (MEB). Deux échantillons d’argilite de Tournemire ont été soumis à des variations d’humidités différentes par chocs et par paliers progressifs. La CIN a permis de mettre en évidence l’influence de l’humidité et de la teneur en eau sur l’amplitude de l’ouverture des fissures et des déformations à différentes échelles. Cette étude a également permis de mettre en lumière l’influence du chargement hydrique sur l’organisation des réseaux de fractures. Une cartographie minéralogique sur un champ plurimillimétrique en haute résolution a été également mise en œuvre au MEB sur ces deux échantillons d’argilites. Cette cartographie a permis d’apporter des données qualitatives et quantitatives sur l’anisotropie microstructurale et minéralogique de la roche argileuse et de proposer une estimation de la surface élémentaire représentative du système grain/matrice pour des zones à tendance argileuse. Le couplage de la CIN avec le MEB a révélé l’importance des hétérogénéités microstructurales relatives à la proportion, taille, élongation et orientation moyennes des inclusions rigides présentes dans la matrice argileuse de la roche, sur la localisation des fissures hydriques.

Mots-clés libres : Fissuration, désaturation-resaturation, argilites, microstructure, minéralogie, déformations.

    Rameau (langage normalisé) :
  • Argilite
  • Roches -- Fracturation
  • Humidité
  • Microstructure (physique)
  • Déformations (mécanique)

English

Relationships between desiccation cracking behavior and microstructure of the Tournemire clayrock by quantitative petrography and digital image correlation

This study is included in the issues of a nuclear waste storage in deep geological clay formations. It concerns the cracking phenomenon due to desaturation and saturation processes of the argillaceous medium on gallery walls of the Underground Laboratory of Tournemire (Aveyron, France). The work presented here aims to identify in laboratory the different mineralogical factors which control the cracking generated by humidity variations, coupling two methods: the Digital Image Correlation (DIC) and the Scanning Electron Microscopy (SEM). Two clay rock samples were submitted to swelling/shrinkage processes by fast bumps or gradual humidity variations. The DIC method enabled to reveal the influence of humidity and water content on crack widths and deformations intensity to different scales. This study highlighted the part of humidity variations on evolution and width of crack networks while comparing the results obtained by different conditions of humidity variations. A mineralogical map was investigated on a millimeter field with high resolution on two clay rock samples. It allowed to: quantify the microstructural anisotropy of the rock, and estimate the size of a representative elementary surface of a microstructural system composed of coarse grains and clay matrix, for argillaceous areas. The DIC-SEM approach has shown the closed relation between the location of microstructural heterogeneities such as local proportion of coarse grains and clay matrix, medium size, length ratio and orientation of coarse grains, with the position of the hydric cracks.

Keywords : Cracking, desaturation and saturation processes, clay rock, microstructure, mineralogy, deformations.

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
UFR, institut ou école :
Ecole nationale supérieure d'ingénieurs de Poitiers (ENSIP)
Laboratoire :
Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers - IC2MP
Domaine de recherche :
Terre solide et enveloppes superficielles
Directeur(s) de thèse :
Philippe Cosenza, Stéphen Hedan
Date de soutenance :
28 janvier 2015
Président du jury :
Joëlle Riss
Rapporteurs :
Muriel Gasc-Barbier, Mahdia Hattab
Membres du jury :
Philippe Cosenza, Stéphen Hedan, Dimitri Prêt, Jacques Desrues, Justo Cabrera Nuñez, Muriel Gasc-Barbier

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