Thermo-Hydro-Mechanical Behaviour of expansive clays under high temperatures
Esta Tesis presenta los resultados de la investigación desarrollada en el marco del proyecto Temperature Buffer Test (TBT). El objetivo general de este proyecto es investigar el desempeño de la bentonita usada en barreras de ingeniería bajo la acción de las altas temperaturas que se esperan alrededo...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2010 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6269 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-0916110-093409 http://hdl.handle.net/10803/6269 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93581 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | THM couple problems. temperature water density bentonite 624 |
| Sumario: | Esta Tesis presenta los resultados de la investigación desarrollada en el marco del proyecto Temperature Buffer Test (TBT). El objetivo general de este proyecto es investigar el desempeño de la bentonita usada en barreras de ingeniería bajo la acción de las altas temperaturas que se esperan alrededor de los contenedores con residuos vitrificados. Dentro del proyecto, se ha implementado un ensayo de campo a escala real que simula el almacenamiento de residuos radioactivos de alta actividad. Adicionalmente, se realizaron experimentos en laboratorio para evaluar la respuesta de la bentonita usada en el proyecto bajo diferentes acciones externas.<br/><br/>Las formulaciones que se usan para analizar el comportamiento de barreras de ingeniería de arcillas se escriben en términos de las variables de estado usando relaciones constitutivas. Entre esas leyes la curva de retención define la relación constitutiva entre la cantidad de agua en el suelo y su nivel de energía. Tradicionalmente, la influencia de variables externas como la temperatura y la fábrica del suelo sobre la capacidad de retención de agua del suelo se analiza utilizando conceptos derivados del modelo capilar. Sin embargo, estos análisis sistemáticamente fallaron para explicar las observaciones experimentales. En esta Tesis, se han evaluado los datos experimentales obtenidos en muestras de bentonita ensayadas a diferentes temperaturas y densidades usando una aproximación derivada a partir de conceptos de termodinámica de adsorción. Esta aproximación también define una herramienta para introducir en una manera simple el efecto de temperatura y densidad de la muestra en las simulaciones numéricas.<br/><br/>En general se supone que la interacción entre la esmectita, que es el principal mineral de la bentonita, y el agua cambia las propiedades del agua retenida en el suelo. En particular, experimentos a nivel mineralógico así como los datos obtenidos en muestras compactadas de arcilla expansiva sugieren valores de la densidad del agua mayores que 1.0 Mg/m3 (es decir, la densidad del agua libre). Desde un punto de vista práctico, este efecto se traduce en valores calculados del grado de saturación mayor que uno para valores bajos de succión. Este aspecto es importante cuando se realizan análisis numéricos, debido a que las ecuaciones de balance se basan en el grado de saturación como la principal variable para indicar el contenido de agua en el medio poroso. En esta Tesis se ha desarrollado una metodología que define la densidad del agua como una función de la energía del agua en los poros del suelo. Este método fue usado para analizar datos publicados de la capacidad de retención de agua de muestras compactadas de diferentes bentonitas.<br/><br/>El análisis de la respuesta mecánica de arcillas expansivas bajo acciones externas como aquellas típicamente encontradas en barreras de ingeniería es una tarea compleja. Los modelos constitutivos usados en los cálculos numéricos deben ser capaces de simular los principales aspectos de la respuesta material. En esta Tesis se han adoptado modelos previamente desarrollados para simular el comportamiento de muestras compactadas de arcilla expansiva. Los parámetros de estos modelos se calibraron usando datos experimentales que corresponden a muestras compactadas de bentonita MX-80, el material adoptado como referencia en el proyecto TBT.<br/><br/>Los conceptos desarrollados en esta Tesis se incorporaron en un código numérico capaz de resolver problemas acoplados en medios porosos deformables. Este código fue aplicado tanto para el análisis de un ensayo de maqueta como para la simulación del ensayo in situ, ambos desarrollados en el marco del proyecto TBT. Las simulaciones numéricas demostraron las capacidades del código para capturar la tendencia general de los datos experimentales. Además, el análisis de los resultados numéricos puso de manifiesto los diferentes fenómenos que tienen lugar en los procesos acoplados así como los mecanismos de interacción entre ellos. |
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