RESUM
L’aïllament segur a llarg termini dels residus radioactius d’alta activitat requereix barreres d’enginyeria capaces de mantenir una permeabilitat baixa i una estabilitat mecànica adequada sota condicions termo-hidro-mecàniques (THM) complexes. Entre els materials candidats, la bentonita compactada presenta un comportament distintiu de doble estructura, governat per la coexistència de dominis micro i macroporosos. Aquesta tesi se centra en l’anàlisi de processos hidromecànics acoblats en geomaterials de doble estructura, amb especial atenció a mescles de bentonita en forma de blocs i grànuls, tal com s’utilitzen en els sistemes d’amortiment dels emmagatzematges geològics profunds. La recerca revisa primer les bases geomecàniques dels sòls de doble estructura i identifica l’evidència experimental que dona suport a la seva naturalesa de doble porositat. A continuació, es desenvolupa un marc constitutiu THM que amplia la formulació existent de doble estructura per incorporar: (i) el paràmetre ακ per controlar la deformació microestructural; (ii) una llei d’estructuració dependent de la fàbrica per representar la memòria i degradació de la compressió; i (iii) la resistència friccional a les interfícies bloc–grànul i bloc–paret. El model es va implementar i calibrar utilitzant assajos de laboratori i experiments a escala reduïda del projecte BEACON, incloent-hi els experiments MGR22, MGR23 i MGR27, els assajos dependents de la trajectòria de l’EPFL i l’assaig POSIVA. Les simulacions numèriques van reproduir amb èxit l’evolució de la pressió de lliscament, l’índex de buits, la densitat seca, el contingut d’aigua i l’absorció d’aigua observats experimentalment. Els resultats van confirmar que la fricció juga un paper decisiu en la redistribució de tensions entre grànuls i blocs, mentre que l’evolució microestructural governa el procés d’homogeneïtzació a llarg termini. La formulació millorada va captar la homogeneïtzació parcial de la densitat i la persistència de la porositat microestructural, en concordança amb les observacions de laboratori. En conjunt, la tesi proporciona una comprensió més profunda del comportament hidromecànic acoblat de les bentonites de doble estructura i proposa un marc constitutiu robust capaç de reproduir-ne les característiques clau en condicions rellevants per als emmagatzematges. El treball posa de manifest la necessitat de considerar tant l’evolució microestructural com els efectes friccionals en els models predictius de les barreres de bentonita, contribuint així a la fiabilitat de les avaluacions de seguretat a llarg termini dels emmagatzematges geològics profunds.
Comitè
- President: Dr. Alessio Ferrari
- Secretari: Dr. Alberto Ledesma Villalba
- Membre: Dr. Lluís Monforte Vila
Directors de tesi:
CANDIDAT
Carlos Eduardo Rodríguez Romero és candidat doctoral al grup de Geomecànica de CIMNE, que forma part del clúster de recerca Geomecànica i Hidrogeologia. La seva recerca se centra en el comportament hidromecànic acoblat de geomaterials de doble estructura i en la modelització constitutiva de barreres per a la gestió de residus nuclears.