RESUMEN
El aislamiento seguro a largo plazo de los residuos radiactivos de alta actividad requiere barreras de ingeniería capaces de mantener una baja permeabilidad y una estabilidad mecánica adecuada bajo condiciones termo-hidro-mecánicas (THM) complejas. Entre los materiales candidatos, la bentonita compactada presenta un comportamiento distintivo de doble estructura, gobernado por la coexistencia de dominios micro y macroporosos. Esta tesis se centra en el análisis de procesos acoplados hidromecánicos en geomateriales de doble estructura, con especial atención a mezclas de bentonita en forma de bloques y gránulos, tal como se emplean en los sistemas de amortiguación de los almacenes geológicos profundos. La investigación revisa primero las bases geomecánicas de los suelos de doble estructura e identifica la evidencia experimental que respalda su naturaleza de doble porosidad. A continuación, se desarrolla un marco constitutivo THM que amplía la formulación existente de doble estructura para incorporar: (i) el parámetro ακ para controlar la deformación microestructural; (ii) una ley de estructuración dependiente de la fábrica para representar la memoria y degradación de la compresión; y (iii) la resistencia por fricción en las interfaces bloque–gránulo y bloque–pared. El modelo se implementó y calibró utilizando ensayos de laboratorio y experimentos a escala reducida del proyecto BEACON, incluidos los experimentos MGR22, MGR23 y MGR27, los ensayos dependientes de la trayectoria de la EPFL y el ensayo POSIVA. Las simulaciones numéricas reprodujeron con éxito la evolución de la presión de hinchamiento, el índice de huecos, la densidad seca, el contenido de agua y la absorción de agua observados experimentalmente. Los resultados confirmaron que la fricción desempeña un papel decisivo en la redistribución de tensiones entre gránulos y bloques, mientras que la evolución microestructural gobierna el proceso de homogeneización a largo plazo. La formulación mejorada capturó la homogeneización parcial de la densidad y la persistencia de la porosidad microestructural, en concordancia con las observaciones de laboratorio. En conjunto, la tesis proporciona una comprensión más profunda del comportamiento hidromecánico acoplado de las bentonitas de doble estructura y propone un marco constitutivo robusto capaz de reproducir sus características clave en condiciones relevantes para los almacenes. El trabajo pone de manifiesto la necesidad de considerar tanto la evolución microestructural como los efectos friccionales en los modelos predictivos de las barreras de bentonita, contribuyendo así a la fiabilidad de las evaluaciones de seguridad a largo plazo de los almacenes geológicos profundos.
Comité
- Pendiente de confirmación
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Directores de tesis:
CANDIDATO
Carlos Eduardo Rodríguez Romero es doctorando en el grupo de Geomecánica de CIMNE, que forma parte del clúster de investigación Geomecánica e Hidrogeología. Su investigación se centra en el comportamiento hidromecánico acoplado de geomateriales de doble estructura y en la modelización constitutiva de barreras para la gestión de residuos nucleares.