Abstract Bentonite pellet-powder mixtures are candidate materials for sealing the galleries in deep geological repositories for radioactive waste. In the present work, swelling pressure tests are performed on pellet-powder mixtures with different powder contents. Results highlight the influence of the initial granular structure on the mechanical behaviour of pellet-powder mixtures. In mixtures with a low density powder in the inter-pellet porosity, the macroscopic response of pellet-powder mixtures is identical to that of a pellet assembly with no powder. A model is proposed to describe the hydromechanical behaviour of pellet-powder mixtures. The formulation considers two distinct states of the material, Granular and Continuous. In the Granular state, the pellets control the mechanical behaviour of the mixture. In the Continuous state, both pellets and powder contribute to the mechanical behaviour of the mixture. In the Granular domain, the material behaviour is described by constitutive laws proposed after a numerical study using Discrete Element Method. In the Continuous domain, the material behaviour is described by a modified Barcelona Basic Model. Transition between the two domains depends on the density of the powder phase and suction. The model is implemented in a Finite Element Method code, and the swelling pressure tests performed in the laboratory are simulated with a single set of parameters. These results improve the knowledge on the behaviour of bentonite pellet-powder mixtures during hydration in repository conditions.

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模拟膨润土颗粒-粉末混合物从干颗粒状态到饱和均质状态水合时的行为

摘要 膨润土球团-粉体混合物是用于放射性废物深地质处置库密封的候选材料。在目前的工作中，对不同粉末含量的颗粒-粉末混合物进行了膨胀压力测试。结果突出了初始颗粒结构对颗粒-粉末混合物机械性能的影响。在颗粒间孔隙率中含有低密度粉末的混合物中，颗粒-粉末混合物的宏观响应与没有粉末的颗粒组件的宏观响应相同。提出了一个模型来描述颗粒-粉末混合物的流体力学行为。该公式考虑了材料的两种不同状态，颗粒状和连续状。在颗粒状态下，颗粒控制混合物的机械性能。在连续状态下，颗粒和粉末都有助于混合物的机械性能。在颗粒域中，材料行为由使用离散元方法进行数值研究后提出的本构定律描述。在连续域中，材料行为由修改后的巴塞罗那基本模型描述。两个域之间的过渡取决于粉末相的密度和吸力。该模型是在有限元方法代码中实现的，在实验室中进行的膨胀压力测试是用一组参数模拟的。这些结果提高了对膨润土颗粒-粉末混合物在储存库条件下水合过程中行为的认识。材料行为由使用离散元方法进行数值研究后提出的本构定律描述。在连续域中，材料行为由修改后的巴塞罗那基本模型描述。两个域之间的过渡取决于粉末相的密度和吸力。该模型是在有限元方法代码中实现的，在实验室中进行的膨胀压力测试是用一组参数模拟的。这些结果提高了对膨润土颗粒-粉末混合物在储存库条件下水合过程中行为的认识。材料行为由使用离散元方法进行数值研究后提出的本构定律描述。在连续域中，材料行为由修改后的巴塞罗那基本模型描述。两个域之间的过渡取决于粉末相的密度和吸力。该模型是在有限元方法代码中实现的，在实验室中进行的膨胀压力测试是用一组参数模拟的。这些结果提高了对膨润土颗粒-粉末混合物在储存库条件下水合过程中行为的认识。该模型是在有限元方法代码中实现的，在实验室中进行的膨胀压力测试是用一组参数模拟的。这些结果提高了对膨润土颗粒-粉末混合物在储存库条件下水合过程中行为的认识。该模型是在有限元方法代码中实现的，在实验室中进行的膨胀压力测试是用一组参数模拟的。这些结果提高了对膨润土颗粒-粉末混合物在储存库条件下水合过程中行为的认识。