Thermo-hydro-mechanical analysis of soft rock. Application to a large scale heating test and large scale ventilation test
Esta Tesis está dirigida al análisis teórico y experimental de problemas acoplados Termo-Hidro Mecánico (THM) que se desarrollan en formaciones geológicas profundas destinadas al almacenamiento de residuos radiactivos de alta actividad. En las últimas décadas, han sido estudiadas las formaciones arc...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2007 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6244 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-0511107-103122 http://hdl.handle.net/10803/6244 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93556 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | heating experiment soft Rock thermo-hydro-mechanical coupled process opalinus clay 624 |
| Sumario: | Esta Tesis está dirigida al análisis teórico y experimental de problemas acoplados Termo-Hidro Mecánico (THM) que se desarrollan en formaciones geológicas profundas destinadas al almacenamiento de residuos radiactivos de alta actividad. En las últimas décadas, han sido estudiadas las formaciones arcillosas para ser utilizadas como barreras geológicas debido a su reducida conductividad hidráulica. La degradación de las rocas arcillosas producida por efectos de temperatura y por efectos de variación en el grado de saturación, es un factor de fundamental importancia, que es actualmente investigado en ensayos in situ a gran escala, como así también en ensayos de laboratorio.<br> En ésta tesis, la roca Opalinus Clay ha sido ampliamente caracterizada mediante ensayos de laboratorios. Desde un punto de vista macro-estructural se ha obtenido la curva de retención de agua, conductividad hidráulica, resistencia y deformación. El análisis micro-estructural está enfocado a la caracterización mineralógica obtenida por difracción de rayos X, la distribución del tamaño de los poros determinada por porosimetría de mercurio (MIP) y microscopía electrónica (SEM).<br> La tesis describe también un ensayo in situ de calentamiento diseñado para analizar la interacción entre la barrera de ingeniería (bloques de bentonita compactada) y la barrera geológica (Opalinus clay). Esta interacción ha sido analizada a través de simulaciones numéricas realizadas con el código de elementos finitos CODE_BRIGHT. Una célula termo-hidráulica fue especialmente diseñada para observar el comportamiento THM de la roca en condición drenada y no drenada, a través de pulsos de calor. Parámetros térmicos e hidráulicos de la roca fueron determinados por retro análisis a través de simulaciones numéricas realizadas con CODE_BRIGHT.<br> Desde el punto de vista mecánico, un modelo constitutivo ha sido formulado en 3D e implementado en CODE_BRIGHT con el objetivo de reproducir el comportamiento mecánico anisótropo y rotura frágil de las rocas arcillosas. El modelo es formulado en un marco viscoplástico y considera la resistencia y deformabilidad de la matriz y de las juntas. El criterio de falla de la matriz y de las juntas es definido por superficies de fluencias hiperbólicas en el espacio de tensiones p-J y τ−σ, respectivamente. El comportamiento frágil de las rocas arcillosas es simulado por un reblandecimiento isótropo y cinemático definido en términos de trabajo de deformación plástico. El modelo constitutivo ha sido calibrado mediante ensayos triaxiales de laboratorio realizados en especimenes con diferentes ángulos de buzamiento. El modeloconstitutivo anisótropo ha sido aplicado a la simulación numérica en 3D de un ensayo de calentamiento in-situ. Una simulación numérica en 3D de un ensayo de ventilación in-situ realizado en un micro-túnel sin recubrimiento ha sido realizada para reproducir el brusco cambio de permeabilidad por efectos de secado de la roca. En este caso, un modelo hidráulico que considera la apertura de las juntas por efectos de secado ha sido implementado para reproducir los cambios de permeabilidad en excavaciones subterráneas. |
|---|