Modèle de transfert de masse dans les argiles à faible porosité

Application à l’effet de la ventilation dans les galeries

Mass transfer model for low porosity clays study of the effect of ventilation in the tunnels

¹ GRECO-CNRS : Rhéologie des géomatériaux Laboratoire de Génie Civil. Université d’Orléans BP 6747. 45067 Orléans, France
² Agence Nationale pour la Gestion des Déchets Radioactifs Route du Panorama Robert-Schuman, BP 38, 92266 Fontenay-aux-Roses, France

Résumé

Après avoir rappelé les mécanismes de base du transfert de l'eau dans les milieux poreux indéformables en conditions isothermiques, nous proposons un modèle de transfert de masse dans les argiles à faible porosité.

La formulation présentée considère que les flux sont de type convectif pour l'eau libre, l'eau capillaire et le gaz et de type diffusif pour l'eau adsorbée. Le modèle est formulé avec deux variables intensives : les pressions de l'eau et de l'air. Un coefficient de transfert global de l'eau est déterminé dans le cas où le gaz est à la pression atmosphérique.

La résolution numérique est établie en associant la méthode des éléments finis pour discrétiser l'espace et le schéma des différences finies pour discrétiser le temps. La validation du modèle est effectuée sur des profils hydriques obtenus à partir des essais d'imbibition d'une colonne d'argile fortement compactée.

Enfin le modèle est appliqué à l'étude de la désaturation, par ventilation d'air, d'un ouvrage souterrain installé dans un massif argileux.

Abstract

Following a description of different mechanisms of water transfer in porous nondeformable media under isothermal conditions, a mass transfer model for low porosity clays is proposed.

The model considers that in these clays the flow is convective for free and capillary water as well as for gas, while it is diffusive for adsorbed water. The model is formulated with two variables : water pressure and gas pressure. When gas pressure is equal to atmospheric pressure we determine a total transport coefficient of water.

Numerical calculations are made using the finite element method for space discretization and the finite differences method for time discretization. Model validation is performed on hydraulic profiles from soaking tests on a highly compacted Boom clay.

Finally, the model is applied to study the effect of ventilation with relative humidity below saturation on the development of an unsaturated zone in tunnels.