Academic literature on the topic 'Argile du Callovo-Oxfordien (Argile COx)'

AbstractAt the end of fifteen years of researchs defined by the French act of December 30, 1991 on radwaste management, Andra gave a report, “Dossier Argile 2005”, which concluded with the feasibility of a reversible disposal in the argillaceous Callovo-Oxfordien formation studied by means of an underground research laboratory at Meuse/Haute-Marne site. Starting from source data like the characteristics of the geological medium and the waste inventory, the process followed by Andra to achieve at this conclusion is of type sequential and iterative between concept design, scientific knowledge, in particular that of the phenomenological evolution of the reposiroty and its geological environment from operating period to long term, and Safety assessment. The “Dossier Argile 2005” covers a broad radwaste inventory, ILLW, HLW and Spent Fuel, so that it makes it possible to cover whole of the technological, scientific and safety topics. This article will give an overview of the geological disposal studies in France and draw the main conclusion of the Dossier 2005 Argile. It will be focused on the near field (Engineering components and near field host rock), while considering if necessary its integration within the whole system. After a short description of the concepts (incl. waste inventory and the characteristics of the Meuse/Haute the Marne site) and the functions of the components of repository and geological medium, one will describe successively the broad outline of the phenomenological evolution of repository and the geological medium in near field, by in particular releasing the time scales of processes and uncertainties of knowledge. On this basis, one will indicate the safety scenarios which were considered and the broad outline of performance and dose calculations. Lessons learn from the Dossier 2005 Argile will be discussed and perspective and priority for future will be indicated.

Ce travail vise à comprendre et quantifier le comportement de U(VI) dans les argilites du Callovo-Oxfordien(COₓ), prévues pour accueillir les déchets nucléaires de haute activité en France. L’effet de la température sur ce comportement est particulièrement étudié. La première partie du travail s'est concentrée sur les propriétés thermodynamiques des complexes ternaires Ca-U(VI)-CO₃ qui contrôlent la spéciation de U(VI) en solution. Ces dernières ont été mesurées par une méthode de compétition en présence d’une résine sous pCO₂ et pH contrôlés. Les résultats indiquent que la température ne favorise pas la formation de CaUO₂(CO₃)₃²⁻ (log₁₀ βº₁₁₃ = 27,3 ± 0,3 ; ΔrHº = -27,4 ± 8 kJ/mol) et n'affecte pas la formation de Ca₂UO₂(CO₃)₃(aq)(log₁₀ βº₂₁₃ = 29,7 ± 0,3 ; ΔrHº = 0 ± 2 kJ/mol). Une approche « bottom-up » avec le modèle « 2SPNE SC /CE » publié dans la littérature a été suivie pour décrire les phénomènes de sorption, en considérant que la fraction argileuse du COₓ (Illite et I/S) gouverne la sorption de U(VI). Ce modèle a été appliqué avec succès pour reproduire une multitude de données expérimentales obtenues avec l'illite, la fraction argileuse du COₓ et les argilites du COₓ en fonction de paramètres clés (pH, pCO₂, [U(VI)], [Ca]) à 20 °C. Le phénomène de rétention dans les conditions in-situ est principalement régi par la sorption des complexes U(VI)-carbonate et une nouvelle constante d´équilibre de réaction de complexation de surface est proposée pour l'illite. Une augmentation de la température à 80 °C conduit à une augmentation de la rétention de U(VI) sur le COₓ. Cette augmentation est accompagnée d'un changement de pCO₂et de pH. Le modèle de rétention testé à 20 °C combiné avec les paramètres thermodynamiques décrivant le comportement de U(VI) en solution expliquent cette augmentation sans pour autant obtenir un accord satisfaisant avec l’expérience. Le modèle est amélioré en intégrant des valeurs de ΔrHº obtenues pour les réactions de complexation de surface à partir du système U(VI)/illite
The aim of this study was to understand and quantify the behaviour of U(VI) on the Callovo-Oxfordian(COx) clay which is envisioned to host high-level radioactive waste in France. The temperature effect up to 80°C on this behaviour was particularly studied. The first part of the work focussed on the thermodynamic properties of the calcium uranyl carbonate aqueous complexes which govern U(VI) speciation in solution. They were measured indirectly by sorption-based methodologies under controlled pCO₂ and pH. The results indicate that the temperature does not favour the formation of CaUO₂(CO₃)₃²⁻ (log₁₀ βº₁₁₃ = 27,3 ± 0,3 ; ΔrHº = -27,4 ± 8 kJ/mol) and does not affect the formation of Ca₂UO₂(CO₃)₃(aq)(log₁₀ βº₂₁₃ = 29,7 ± 0,3 ; ΔrHº = 0 ± 2 kJ/mol). A bottom-up approach with the published “2SPNE SC/CE”model was used for describing the sorption processes, with the assumption that the clay fraction of the COx (Illite, andI/S) governs U(VI) sorption.The model was successfully applied to reproduce a wealth of experimental data obtained with illite, the COₓ clay fractionand the COₓ clay rock as a function of key parameters (pH, pCO2, [U(VI)], [Ca]) at 20 °C. The sorption on COₓ conditions is mainly governed by the sorption of U(VI)-CO3 complexes and a new sorption constant is proposed for illite. An increase in temperature to 80 °C leads to an in-crease of U(VI) retention on COx. This increase is ac-companiedby a change of both pCO₂ and pH. The sorption model developed at 20 °C, together with the thermodynamic parameters describing U(VI) speciation in solution, can explain this increase but without obtaining a good agreement with the experiment. The model is improved by considering ΔrHº values for sur-face complexation reactions obtained for the U(VI))/illite system

Dans le contexte du stockage géologique profond des déchets radioactifs, le comportement hydromécanique différé de l’argilite du Callovo-Oxfordien (COx) est étudié afin d’assurer les conditions de sûreté requises pour un stockage à long terme de déchets radioactifs. La première partie de l'étude s'appuie sur une approche phénoménologique menée directement à l'échelle macroscopique du matériaux rocheux et des ouvrages souterrains. Dans un premier temps, un modèle quasi-analytique du comportement hydromécanique d'une cavité sphérique profonde creusée dans un massif rocheux dilatant poro-viscoplastique est présenté. Cette modélisation considère trois étapes d'un cycle de vie simplifié de l’ouvrage souterrain : excavation, convergence libre et comportement post-fermeture. Ensuite, le développement, l’extension et l’évolution de la zone rocheuse endommagée par l'excavation (EDZ, Excavation Damaged Zone) sont étudiés à l'aide d’un code aux éléments finis. Cette zone endommagée fait référence à une région caractérisée par des changements importants et pour la plupart irréversibles des propriétés géochimiques et hydromécaniques de la roche. Des analyses de sensibilité et de probabilité sont aussi effectuées pour étudier l’évolution de l'étendue au cours du temps de l’EDZ. Dans la deuxième partie de l'étude, une approche numérique multi-échelles est utilisée pour étudier les effets de fluage et d'endommagement sur le comportement mécanique. Tout d'abord, un modèle basé sur la micromécanique, dans le cadre de modélisation de type éléments finis au carré (EF²), est développé pour modéliser le comportement à long terme de l'argilite du Callovo-Oxfordien. Pour simuler les effets visqueux de la matrice argileuse, deux mécanismes à l’échelle microscopique ont été introduits : la viscoplasticité des agrégats d'argile et la viscoélasticité de leurs contacts. Ensuite, le modèle de comportement de l’argilite du Callovo-Oxfordien développé à petite échelle est appliqué pour modéliser le comportement de fluage à grande échelle, c’est-à-dire à l'échelle du laboratoire et des galeries souterraines. À partir des résultats de simulations à l'échelle du laboratoire, un processus de fluage en trois étapes est reproduit. Il comprend les étapes de fluage primaire, secondaire et tertiaire. A l’échelle des galeries souterraines, l'effet à long terme de la viscosité est étudié sur l'évolution des convergences des galeries et de l'EDZ. Le drainage à long terme et l’évolution de la pression d’eau interstitielle autour d'une galerie sont aussi étudiés. Enfin, le modèle de fluage à double échelle qui a été développé et utilisé pour simuler le comportement de fluage d'une roche fissurée saturée en eau est étendu au cas partiellement saturé. L’objectif est d’étudier l'interaction hydrique entre la roche autour des galeries souterraines et l'air à l’intérieur de celles-ci qui se produit lorsqu’il y a une circulation d’air humide dans les galeries. Les prédictions du modèle reproduisent la cinétique de drainage et de désaturation des roches saines et endommagées
In the context of radioactive waste repository, the time-dependent hydromechanical behaviour of the Callovo-Oxfordian (COx) claystone is investigated to ensure the safety conditions required for long-term repository of radioactive wastes.The first two parts of the study are based on the phenomenological approach carried out directly at the macroscale. Firstly, a quasi-analytical model for the hydromechanical behaviour of a deep spherical cavity excavated in a dilatant poro-viscoplastic rock mass is presented, considering three stages of a simplified life cycle: excavation, free convergence and post-closure. Subsequently, the sensitive and probability analyses are carried out using the finite element code Cast3M toinvestigate the time-dependent extent of the Excavation Damaged Zone (EDZ) which refers to a region characterized by significant and mainly irreversible changes in geochemical and hydromechanical properties. In the following, a multiscale numerical approach is employed to investigate its creep and damage behaviour under mechanical condition. Firstly, a micromechanics-based model within the finite element square (FE2) framework is developed to model the short-term and long-term behaviours of saturated COx claystone. For the viscous behaviour, two microscale mechanisms have been introduced: the viscoplasticity of the clay aggregates and the viscoelasticity of their contacts. Then, the creep model of COx claystones developed at small scale is applied to model the large-scale creep behaviour at laboratory and gallery scales. From simulation results of laboratory scale, a clear three-stage creep process is reproduced, including the primary creep stage, second creep stage and tertiary creep stage. At the gallery scale, the long-term effect of viscosity on the gallery convergences, the evolution of EDZ, and the long-term drainage and pore pressure around a gallery are investigated. Finally, the above developed double-scale creep model used to simulate saturated cracked medium is extend to partial saturated case to study the interaction between rock and the atmosphere occurs through air circulation within underground galleries. The emphasis is to study the effect of the gallery air ventilation on hydromechanical behaviour of host rock. The model predictions reproduce the drainage and desaturation kinetics of undisturbed and damaged rock

La roche argileuse du Callovo-Oxfordien, peu perméable, est envisagée comme roche hôte d’un stockage de longue durée des déchets nucléaires. Les radionucléides présentent une mobilité très faible au sein de cette roche mais leur complexation avec des espèces colloïdales ou des macromolécules organiques, naturellement présentes dans l’eau de pore ou induites par le stockage, pourraient être un vecteur de leur transport. Afin de comprendre dans quelles mesures ces espèces colloïdales et organiques sont mobiles dans l’argilite, si elles interagissent chimiquement et/ou physiquement (filtration) avec la roche, des expériences d’adsorption en milieu dispersé et de transport en roche intacte (expériences de percolation), ont été menées sur des colloïdes de Se(0) et des acides organiques : acide succinique (118Da), acide citrique (192Da) et acide polymaléique (1900Da). Les études d’adsorption sur les colloïdes de Se(0) mettent en évidence la rétention de cette espèce sur la roche, ses propriétés étant écrantées par la présence nécessaire de protéine pour stabiliser la suspension. Les études d’adsorption sur les acides organiques montrent une rétention de ces espèces (entre 2,2. 10-3 et 4,20. 10-2 mol/kg de roche), fortement irréversible et dépendante de la teneur en solution en ion Ca2+ et des propriétés de complexation des acides organiques avec cet ion. Les expériences de percolation sur les acides succinique et polymaléique mettent en évidence la mobilité de ces espèces au sein de la roche intacte. Ces molécules sont soumises à des interactions similaires à celles identifiées en milieu dispersé et ne subissent aucune filtration par le réseau poral de la roche
Low permeability Callovo-Oxfordian clay rock is under consideration as a possible host rock for long-term disposal of radioactive waste in a deep geological repository. Radionuclides move slowly in the Callovo-Oxfordian rock but complexation with colloidal species or organic macromolecules, naturally present in the pore solution or generated by storage, may enhance their migration. These colloidal and organic species can be retained by the clay through chemical interactions or physical immobilization (filtration). To increase the understanding of their mobility, batch and transport experiments (percolation) were performed on crushed and whole rock samples using Se(0) colloids and the following organic acids: succinic acid (118Da), citric acid (192Da) and polymaleic acid (1900Da). Adsorption studies on Se(0) colloids show the retention of this species on the clay. However, the properties of these colloids are masked by the presence of the protein required for the stabilization of the suspension. Adsorption studies on organic acids highlight the retention of these species (between 2. 2. 10-3 and 4. 20. 10-2 mol/kg of rock) which is strongly irreversible and which depends on the Ca2+ ion concentrations in solution and on the capacity of organic acids to complex with this ion. Percolation experiments performed on succinic and polymaleic acids show that despite their size, these molecules are mobile in the pore water of the compact rock. Filtration was not observed. Interactions rock/organic molecule were similar to those identified on a crushed rock

Cette thèse entre dans le cadre des recherches de l'axe II de la loi Bataille (30/12/1991) sur l'éventualité d'un stockage des déchets nucléaires de haute activité à vie longue en couches géologiques profondes. A son voisinage, la présence de microorganismes pourrait influencer la mobilité de radionucléides issus des colis de déchets. Ce travail a consisté à rechercher la présence de microorganismes autochtones dans l'argile à Opalinus du Mont Terri (Suisse) et dans l'argilite du Callovo-Oxfordien de Meuse/Haute-Marne (France). L'exploration de ces environnements jusqu'à présent peu étudiés du point de vue microbiologique indique une très faible densité cellulaire dans ces sédiments argileux, mais a néanmoins conduit à l'isolement d'espèces bactériennes nouvelles. De plus, des analyses microbiologiques ont permis la caractérisation d'une partie de la population microbienne introduite dans le laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne par la ventilation du site et l'activité humaine.

Cette thèse entre dans le cadre des recherches de l’axe 2 de la loi Bataille du 30 décembre 1991 sur l’éventualité d’un stockage géologique profond des déchets nucléaires de moyenne ou haute activité à vie longue. Au voisinage d'un tel site, la présence de microorganismes pourrait influencer la mobilité de radionucléides issus des colis de déchets. Ce travail a consisté à rechercher la présence de microorganismes autochtones dans l’argile à Opalinus du Mont Terri (Suisse) et dans l’argilite du Callovo-Oxfordien de Meuse/Haute-Marne (France). L’exploration de ces environnements peu étudiés du point de vue microbiologique indique une très faible densité cellulaire dans les sédiments argileux analysés, mais a néanmoins conduit à l’isolement d’espèces bactériennes nouvelles. En outre, des analyses microbiologiques ont permis la caractérisation d’une partie de la population microbienne introduite dans le laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne par la ventilation du site et l’activité humaine.

Dans le contexte de stockage des déchets radioactifs en profondeur, des interactions entre le fer métal d’une part et la roche du Callovo-Oxfordien (COx), sa fraction argileuse purifiée (SCOx) ou des phases argileuses pures (kaolinite, illite, smectites) d’autre part, sont réalisées à 90°C sous atmosphère anoxique en solution chlorurée-salée. Le rôle des minéraux non argileux du COx est également étudié. L'oxydation rapide du fer métal entraine une libération d’ions fer en solution, une augmentation du pH et une diminution du Eh (réducteur). Une dissolution partielle des phases argileuses ainsi que la précipitation de serpentines ferrifères (odinite ou berthiérine, principalement) et de magnétite en faible quantité sont alors observées. En cas d’apport d'O2 au système, les serpentines ferrifères sont déstabilisées. L'exsolution du fer permet la formation d'oxydes et d’hydroxydes de fer et des particules argileuses proches des phases initiales précipitent. Lorsque du quartz est ajouté à SCOx, la dissolution partielle de ce minéral est responsable de la modification des chemins réactionnels. La formation de magnétite est alors limitée et les serpentines ferrifères sont enrichies en silice. Dans le cas de la kaolinite, DRX, MET, XPS et analyses texturales mettent en évidence la croissance des serpentines ferrifères (berthierines majoritairement) sur la surface basale des kaolinites, formant des particules kaolinite-serpentines-Fe démixées. Les techniques spectroscopiques (Mössbauer, XAS et STXM) permettent de déterminer les rapports Fe2+/Fe3+ et AlIV/AlVI jusqu'au niveau des particules élémentaires et de proposer des formules structurales pour ces serpentines ferrifères
In the context of underground disposal of high-level radioactive waste, interactions between metallic iron and Callovo-Oxfordian rock (COx), its purified clay fraction (SCOx) or pure clay phases (kaolinite, illite, smectites) were investigated at 90°C under anoxic atmosphere in chlorine solution. Role of COx non clay minerals in these reactions was also studied. Rapid metallic iron oxidation conducts to iron cations release in solution, pH increase (8-10) and Eh decrease (reducive conditions). The partial dissolution of initial clay phases and the crystallization of Fe-serpentines (odinite or berthierine mainly) and of low amount of magnetite were observed. The introduction of O2 into the system leads to Fe-serpentines destabilisation. Iron exsolution conducts to iron oxides and hydroxides formation and clay particles with composition close to the initial ones precipitate. Addition of quartz into the system leads to the partial dissolution of this mineral and to the modification of reaction pathways. Precipitation of magnetite is reduiced and Fe-serpentines are silica enriched. In the case of kaolinite-metallic iron interaction, combinated used of XRD, MET, XPS and textural analyses evidences the growth of berthierine on the basal face of kaolinites, resulting in Fe-serpentine-kaolinite demixed particles. Through the used of spectroscopic analyses (Mössbauer, XAS and STXM), we were able to determine Fe2+/Fe3+ and AlIV/AlVI ratio in elementary particles, which allows proposing structural formulae for the Fe-serpentines

Les argilites du Callovo-Oxfordien (COx) sont étudiées depuis plusieurs décennies en France dans le contexte du stockage géologique des déchets radioactifs. Un grand nombre d'essais en laboratoire et d'expériences in-situ ont été réalisés pour la caractérisation du comportement thermo-hydromécanique à court et long terme ainsi que des propriétés de diffusion de gaz de cette roche argileuse. Cependant, certains aspects nécessitent encore des études complémentaires, entre autres, les effets du chemin de chargement et de la température sur les réponses mécaniques à court et long terme. Cette thèse apporte une nouvelle contribution aux travaux précédents sur ces aspects encore ouverts. Elle est composée de trois parties.Dans la première partie, l'influence du chemin de chargement sur le comportement mécanique à court terme des argilites du COx est considérée. Sur la base de l'analyse théorique du chemin de la contrainte autour d’une cavité souterraine, deux chemins de chargement particuliers avec deux valeurs différentes de l'angle de Lode sont sélectionnés, à savoir la décompression latérale et l'extension axiale avec une contrainte moyenne constante. Une série d’essais avec différentes valeurs de la contrainte moyenne est réalisée. Des cycles de déchargement-rechargement sont inclus dans les essais. Les résultats obtenus sont analysés et l'accent est mis sur les influences du chemin de chargement (angle de Lode) sur la résistance à la rupture et le processus d'endommagement induit.La deuxième partie est consacrée à l'étude de l'effet thermique sur le comportement mécanique à court terme des argilites du COx. Dans ce but, une série d'essais en laboratoire, avec les deux chemins de chargement (extension axiale et décompression latérale) et différentes valeurs de la température, sont réalisés. Sur la base des résultats obtenus, les effets de la température sur les propriétés élastiques et la résistance à la rupture sont discutés et mis en évidence pour les deux chemins de chargement.Dans la troisième partie, nous nous intéressons à l'effet du chemin de chargement et de la température sur le comportement mécanique à long terme des argilites COx. Une série d’essais de fluage est alors réalisée avec les deux chemins de chargement et différentes valeurs de la température. Les résultats obtenus sont analysés et discutés en mettant l'accent sur les influences du chemin de chargement et de la température sur la cinétique de déformation de fluage
Callovo-Oxfordian (COx) claystone has been investigated for several decades in France in the context of geological disposal of radioactive waste. A large number of laboratory tests and in-situ experiments have been conducted for the characterization of short and long thermo-hydromechanical behavior as well as gas flow diffusion property of this clayey rock. However, some aspects still need further investigation, among others, effects of loading paths and temperature on short and long-term mechanical responses. This thesis brings a new contribution to previous works on these open aspects. It is composed of three parts.In the first part, the influence of the loading path on the short-term mechanical behavior of COx claystone is considered. Based on theoretical analysis of stress path around the underground cavity, two particular loading paths with two different values of Lode angle are selected, namely lateral decompression and axial extension under constant mean stress. A series of tests with different values of mean stress are performed. Unloading-reloading cycles are involved in the tests. The obtained results are then analyzed and the emphasis is put on the influences of loading path (Lode angle) on the failure strength and induced damage process.The second part is devoted to studying the thermal effect on the short-term mechanical behavior of COx claystone. For this purpose, a series of laboratory tests, with both loading paths (axial extension and lateral decompression) and different values of temperature are performed. Based on the obtained results, the effects of temperature on the elastic property and failure strength are discussed for the two loading paths.In the third part, we are interested in investigating the effect of loading paths and temperature on the long-term mechanical behavior of COx claystone. A series of creep tests are then performed under two loading paths and with different values of temperature. The obtained test results are analyzed and discussed by putting the emphasis on the influences of loading path and temperature on creep deformation kinetics

Dans le cadre des recherches de l'ANDRA sur le confinement en couche géologique profonde de déchets radioactifs, une étude microbiologique a été menée sur l'eau interstitielle et l'argile du Callovo-Oxfordien (–490m, 165 millions d'années). Deux types d'études ont été menés, culturale et moléculaire.Malgré différentes tentatives d'extractions, et comme pour les études antérieures effectuées, aucun ADN n'a pu être extrait au cours de ce travail. Par contre, une approche culturale a permis de mettre en évidence la présence d'une microflore peu dense mais viable et métaboliquement assez variée : neuf espèces aérobies dont quatre facultatives et deux anaérobies strictes, de différents types métaboliques : sulfato-réducteur, réducteur de Fe(III), fermentaire et oxydation complète des substrats en CO2. Au vu des disponibilités in-situ en sources de carbone (SC) et d'énergie nécessaires à la croissance bactérienne, la production d'acétate et autres acides gras volatils ainsi que la production d'hydrogène pourraient potentiellement être actifs dans le Cox. L'étude des produits du métabolisme a permis d'identifier plusieurs agents biotiques (dont H2S) ayant potentiellement une activité biocorrosive. Par ce travail il apparait fondamental que la composante biologique soit prise en compte dans la conception du stockage, afin notamment d'éviter ou de limiter tout apport de matière organique exogène à la formation argileuse. Cette prise en compte biologique apparait cruciale pour tenter de restreindre le réseau trophique bactérien à ces conditions initiales, celles qui sont potentiellement présentes sur le site de stockage, qui concernent les seules SC et d'énergie autochtones
In the framework of research of ANDRA about reversible deep geological radioactive waste, a microbiological study was conducted on pore water and Callovo-Oxfordian clay layer (-490m and 165 million years). Two types of studies were conducted, a cultural approach and a molecular approach.Despite various attempts of extraction, and as for the previous, no DNA could be extracted in this work. However, the cultural approach has highlighted the presence of a sparse microflora but viable and metabolically quite varied: nine aerobes species including four facultative anaerobes and two strictly anaerobes. They represent different metabolic types: sulfate-reducing, iron-reducing, fermentative and complete oxidation of substrates into CO2. In view of the availability of in-situ sources of carbon and energy required for bacterial growth, the production of acetate and other volatile fatty acids as well as hydrogen production could potentially be active in the clay layer of Cox and open to varied bacterial growth.The study of metabolic products has also identified several biotic agents (including hydrogen sulfide) having a potentially biocorrosive activity. Through this work it appears that the biological component is to be taken into account in the design of radioactive waste storage, in particular to avoid or minimize any contribution of exogenous organic matter in the clay formation.This biological consideration appears crucial to attempt to restrict bacterial trophic network on these initial conditions, that is to say those that are potentially present on the storage site, that concern solely autochthonous carbon and energy sources

Dans le cadre du projet Cigéo, l'agence française chargée de la gestion des déchets radioactifs (Andra) étudie des matériaux à base d'argile qui pourraient être utilisés pour remblayer les puits et les galeries du futur stockage de déchets radioactifs de moyenne et haute activité, situé dans la roche sédimentaire Callovo-Oxfordienne (COX) riche en argile, à une profondeur d'environ 500 m. L'installation de remblai dans les puits et les galeries vise généralement à assurer l'intégrité du système de stockage dès sa fermeture. Il sert à stabiliser la formation géologique et à limiter la propagation de la zone endommagée/perturbée autour des excavations. Les matériaux de remblai potentiels doivent donc supporter la contrainte verticale in situ et montrer une pression de gonflement lorsqu'ils saturent dans des conditions de volume constant, celle-ci provoque la fermeture des vides conducteurs hydrauliques. Les déblais d'argile COX broyés et tamisés et leurs mélanges avec de la bentonite MX80 sont des matériaux de remblai potentiels, car ils contiennent de la smectite qui présente un tel comportement hydromécanique. En raison de la présence de smectite, les matériaux de remblai potentiels et leur comportement hydromécanique sont impactés par différentes conditions géoenvironnementales. Dans cette étude expérimentale en laboratoire, il est judicieux d'analyser comment les variations des conditions géoenvironnementales adéquates affectent la performance des matériaux de remblai potentiels à base d'argile, et plus spécifiquement leur changement de volume et leur comportement de conductivité hydraulique. Les conditions géoenvironnementales pertinentes qui affectent les différents paramètres du remblai, sont la fraction de smectite dans les matériaux, le diamètre de grain maximum de la fraction de bentonite dans le mélange, la densité sèche initiale, le degré de saturation, la chimie de la solution saturante, en particulier son pH, et leurs combinai-sons. Les variations de la densité sèche initiale devraient être les plus importantes car les techniques de compactage conventionnelles pourraient être utilisées pour compacter le matériau de remblai in situ. Le comportement hydromécanique des déblais d'argile COX traités et de leur mélange avec la bentonite MX80 est analysé par le biais des méthodes de pression de gonflement à volume constant, de potentiel de gonflement libre, de compression/ oedomètre unidimensionnel et de conductivité hydraulique à charge hydraulique constante. Dans un premier temps, on évalue comment la fraction de smectite dans les matériaux, le diamètre de grain maximum de la fraction de bentonite, la densité sèche initiale et la chimie de la solution saturante affectent individuellement et conjointement l'évolution de la pression de gonflement des matériaux de remblai à base d’argile. L'impact individuel et combiné de la fraction de smectite, ainsi que celui de la chimie de la solution saturante sur l'évolution de la conductivité hydraulique sont ensuite évalués. Afin d'affiner l'impact du pH des solutions, des analyses microstructurales et de texture viennent compléter les essais de conductivité hydraulique. Puis le comportement des changements de volume du mélange COX-argile/ MX80-bentonite traité est évalué, non seulement à l'état saturé mais aussi à l'état non saturé, ce qui permet d'identifier les éventuelles dépendances des schémas hydromécaniques. Enfin, en considérant des échantillons compactés à différentes densités sèches initiales, il est déterminé si la densité sèche initiale affecte les éventuelles dépendances du comportement de changement de volume sur le chemin hydromécanique. Sur la base des recherches effectuées, des conclusions concernant le comportement hydromécanique des matériaux de remblai à base d'argile sont présentées et des suggestions sont faites pour de futures études
In the context of the Cigéo-project, the French agency in charge of radioactive waste manage-ment (Andra) studies claystone-based materials as to whether they can be potentially used to backfill shafts and drifts of the future repository for intermediate - and high-level radioactive waste located in the clay-rich Callovo-Oxfordian (COX) sedimentary rock formation at a depth of around 500 m. The installation of backfill in shafts and drifts generally aims to ensure the integrity of the repository system upon its closure. In particular, it is installed to stabilize the geo-logical formation and to limit the propagation of the damaged/ disturbed zone evolving around the excavations. Potential backfill materials must thus sustain the overburden pressure and ex-hibit swelling pressure when they saturate under constant-volume conditions. In addition, the closure of hydraulic conductive voids ensues through the swelling under con-stant-volume con-ditions. Crushed and sieved COX-claystone spoil and its mixtures with MX80-bentonite are po-tential backfill materials as they contain smectite, which typically exhibits such a hydro-mechanical behavior. On account of the fraction of smectite, potential backfill materials and their hydro-mechanical behavior are affected by different geo-environmental conditions. In this laboratory experimental study, it is of general interest to analyze how variations in geo-environmental conditions affect the performance of potential claystone-based backfill materials, in particular their volume change and hydraulic conductivity behavior. Relevant geo-environmental conditions are the fraction of smectite in the materials, the maximum grain di-ameter of the bentonite fraction in the mixture, the as-compacted/ initial dry density, the degree of saturation, the saturating solution chemistry, in particular its pH, and their combinations. Var-iations in the as-compacted/ initial dry density are expected to be of greatest relevance as con-ventional compaction techniques might be employed to compact the backfill material in-situ. The hydro-mechanical behavior of processed COX-claystone spoil and its mixture with MX80-bentonite are analyzed by means of constant-volume swelling pressure, free-swell potential, one-dimensional compression/ oedometer and constant-head hydraulic conductivity experi-ments. Initially, it is evaluated how the fraction of smectite in the materials, the maxi-mum grain diameter of the bentonite fraction, the initial dry density and the saturating solution chemistry affect individually and combined the evolution of the swelling pressure of claystone-based backfill materials. The individual and combined impact of the fraction of smectite in the materi-als as well as of the saturating solution chemistry on the evolution of the hydraulic conductivity are subsequently assessed. In order to analyze the impact of the pH of solutions, the hydraulic conductivity experiments are complemented by microstructural and textural analysis. The vol-ume change behavior of the processed COX-claystone/ MX80-bentonite-mixture are evaluated not only in the saturated but also in the unsaturated state al-lowing to identify possible hydro-mechanical path dependencies. By considering samples compacted to different initial dry densi-ties, it is assessed whether the initial dry density affects possible dependencies of the volume-change behavior on the hydro-mechanical path. Based on the performed investigations, conclu-sions regarding the hydro-mechanical behavior of claystone-based backfill materials are drawn, and suggestions for future studies are made