Gas permeability of a compacted bentonite–sand mixture: coupled effects of water content, dry density, and confining pressure
Résumé
L’imperméabilité aux gaz des mélanges compactés de bentonite et de sable est essentielle pour garantir la bonne étanchéité globale des aires de stockage géologique. Le but initial de la présente étude a été de déterminer si la combinaison d’une pression de confinement élevée (Pc) et d’une saturation incomplète pouvait rendre le mélange bentonite–sable imperméable aux gaz. Les résultats obtenus ont montré que les caractéristiques physiques des matériaux (le degré de saturation, Sr, la porosité, et la densité sèche, ρd) étaient très sensibles aux variations de la pression de confinement appliquée et de la déformation (dilatation ou contraction) de ces matériaux. La combinaison de ces variations influe sur la perméabilité effective aux gaz de l’échantillon étudié (Keff). Dans le cas de matériaux fabriqués à une humidité relative (HR) de 98 %, Keff diminue, passant de 10–16 à 10–20 m2, lorsque Pc augmente et passe de 1 à 7 MPa. Cela signifie que l’étanchéité aux gaz d’un mélange bentonite–sable compacté peut être obtenue lorsque les matériaux subissent une série de variations (de w, Sr, et ρd, p. ex.). En outre, une plus grande déformation irréversible (ou hystérésis) est observée durant le cycle chargement–déchargement dans le cas d’un échantillon à la teneur en eau plus élevée. Ce phénomène est attribuable aux plus grandes interactions qui existent entre les déformations macrostructurales et microstructurales et à la diminution de la pression de préconsolidation durant l’hydratation.