L’argilite du Callovo-Oxfordien (COx) est la roche hôte retenue pour le stockage géologique profond des déchets radioactifs de haute activité en France. La chaleur de décroissance des colis échauffera la roche et induira des processus thermo-hydro-mécaniques (THM) couplés. Cette thèse étudie le comportement THM de carottes de COx prélevées après deux expérimentations de chauffage in-situ au Laboratoire souterrain.
Douze essais THM ont combiné chargements cycliques et protocole en deux étapes pour séparer les réponses non drainée, drainée, élastique et irréversible. Six essais déviatoriques, sous divers chemins de contrainte et orientations du litage, ont montré que la raideur, la résistance et la perméabilité des éprouvettes chauffées restent comparables aux références non chauffées et ont révélé un comportement viscoplastique, utilisé pour calibrer un modèle poro-élasto-viscoplastique isotrope transversale. Six essais isotropes ont mis en évidence une forte interaction entre histoires thermique et mécanique : la compaction thermo-plastique est réapparue lors du chauffage en laboratoire malgré le chauffage in-situ préalable, indiquant une perte de la mémoire thermique in-situ ; le déchargement a induit une expansion plastique qui a réactivé la compaction thermique ; des cycles isothermes ont mis en évidence une hystérésis plastique indépendante du temps. Le modèle a été étendu par l’introduction d’une surface de charge fermée, dépendante de la température, comportant deux limites d’élasticité en compression et en gonflement.
Appliqués à des simulations FEniCSx-MFront d’une alvéole de stockage (excavation, attente, 200 ans de chauffage), vérifiées sur un benchmark de l’Andra, les paramètres calibrés réduisent la pressurisation thermique prédite et accroissent la marge vis-à-vis des contraintes effectives de traction en champ lointain. Les déformations viscoplastiques restent localisées dans environ un diamètre autour de l’alvéole. Le chauffage in-situ a préservé les propriétés favorables de l’argilite du COx, tandis que le relâchement des contraintes lors de l’extraction a modifié son histoire thermomécanique.