Ce mémoire présente une étude de la perméabilité aux gaz et du frottement d'interface des géocomposites bentonitiques (GCBs) et d'autres systèmes géosynthétiques utilisés en couverture des centres de stockage des déchets. La perméabilité aux gaz a pu être étudiée grâce à la conception d'un équipement et d'une nouvelle méthodologie d'essai permettant la mesure de la perméabilité aux gaz en régime transitoire des géocomposites bentonitiques partiellement hydratés. Comparée à la méthode conventionnelle de détermination de ce paramètre en régime stationnaire, la méthode proposée a donné des résultats similaires, mais plus rapidement et avec un appareillage plus simple. <br />La caractérisation du frottement d'interface de géosynthétiques a été réalisée à travers l'emploi de l'équipement « plan incliné », adapté aux faibles contraintes de confinement. Cette étude a montré que les géosynthétiques sont sensibles à la déformation cumulée sur leurs surfaces, ce qui joue sur leurs propriétés de résistance au cisaillement d'interface. Les constats experimentaux conduisent à une discussion sur l'usage des géosynthétiques de renforcement du sol de couverture selon la méthodologie constructive traditionnelle qui utilise ces géosynthétiques pour renforcer l'interface sol-géotextile supposée critique. De plus, des interfaces géosynthétiques avec géocomposites bentonitiques ont été étudiées pour évaluer leur comportement résistant en fonction du degré d'hydratation de la composante bentonite, de l'incidence des cycles de sèchage-humidification, du ruissellement d'eau au niveau de l'interface, de l'humidification de l'interface et du type de géotextile de contact.

La présente étude concerne le Centre de Stockage de la Manche (CSM), ce centre dédié aux déchets faiblement etmoyennement actifs à vie courte l’un des sites précurseurs au niveau international. La recherche proposée dans lecadre de la présente thèse CIFRE se concentre sur l’étude hydraulique des matériaux de couverture du site, et surleur amélioration hydromécanique. Il s’agit donc de renforcer leur imperméabilité afin que cette couche puisse jouerun rôle de barrière minérale. Une contrainte imposée par l’Andra était de considérer la validité du réemploi dumatériau en place au moyen d’un traitement par adjuvant. Ce matériau est un limon sableux, donc un matériaucomportant déjà une part de fines non négligeable. S’il existe dans la littérature de nombreuses études surl’amélioration mécanique des matériaux fins (applications aux infrastructures routières) et sur le traitement dematériaux pulvérulents par ajout d’une fraction fine (constitution de barrières étanches), il existe très peu d’études surle renforcement de l’imperméabilité de sols fins. Une campagne d’essais physiques sur les matériaux traités à labentonite a été réalisée à différents taux de traitement. Les résultats ont montré que l’ajout d’adjuvant entraine unediminution de leur poids volumique sec optimum pour une énergie de compactage Proctor normal et uneaugmentation de leur teneur en eau optimum. En complément, la sensibilité à l’érosion, interne ou externe, observéependant les essais à l’oedoperméamètre, a été vérifiée à partir de différents critères de stabilité disponibles dans lalittérature. A la différence du traitement d’un sol pour remblais routiers, on ne recherche pas une résistancemécanique accrue mais une flexibilité du matériau. On observe effectivement que le traitement n’augmente pas larigidité du matériau. La conductivité hydraulique des matériaux non traités et traités a été mesurée. Cette étude a étémenée à partir de plusieurs dispositifs (oedoperméamètre, perméamètres à parois rigides et à parois souples).L’influence du taux de traitement du matériau sur la diminution de la conductivité hydraulique a pu être observée.Quatre planches d’essais instrumentées ont été réalisées, elles devraient rester en fonction plusieurs années. Lesmesures de conductivité hydraulique initiales sur les planches d’essais ont montré que les résultats étaientconformes à ceux obtenus au laboratoire. Ces planches d’essais, permettront de suivre l’évolution éventuelle desperformances du traitement. La poursuite de leur suivi apparait être cruciale pour la validation du traitement avant samise en oeuvre à grande échelle sur toute la couverture du CSM. / This study related to the Manche storage center (CSM), one of the first landfill in the world dedicated to low andintermediate radioactive waste short-live time. The researches considered in this thesis supported by industrialcompanies, focus on the hydraulic study of cap cover materials of the site, and their hydromechanical improvement.The aim is to improve their impermeability in order to be substituted to the geomembrane as cap cover liner. Aspecification imposed by Andra was to consider a solution of the re-use of the in situ material by adding of additive.The initial material is a sandy silt, a material with a significant proportion of fines. In the literature there are manystudies on the mechanical improvement of fine materials (applications to road infrastructure) and the treatment ofsandy materials by adding a fine fraction (constitution of waterproof barriers). On the other hand there are very fewstudies on the impermeability improvement of fine soils. A physical tests campaign on treated materials withbentonite was carried out at various treatment rates. The results showed that the addition of additive induces adecrease in optimum dry unit weight for a normal Proctor compaction energy and increases their optimum watercontent. In addition, the susceptibility to erosion, internal or external, observed during oedopermeameter test wasassessed from various stability criteria available in the literature. Unlike the treatment of soil for road embankments,the increase of the material stiffness is not wanted and flexibility is preferred what is observed with the treatmenttested. The comparative hydraulic conductivity of the untreated and treated materials were measured. In this studydifferent devices (oedopermeametere, permeameters, triaxials device) were used. The influence of the treatment rateof the material on the decrease of the hydraulic conductivity was observed. Four large scale experimentations weredesigned; they should be monitored for several years. The initial hydraulic conductivity measurements on siteshowed that the results were compatible with those obtained in the laboratory tests. These large scaleexperimentations will demonstrate the possible evolution of the material improvement. The monitoring of this siteexperimentation is a preliminary test require before the application of the selected treatment on the cap cover of theCSM.

Esta tese consiste no estudo da permeabilidade à gás e da resistência ao cisalhamento de interface de geocompostos bentoníticos (GCLs) e de outros sistemas geossintéticos que compõem as camadas de cobertura de aterros sanitários. Com relação ao fluxo gasoso, a pesquisa teve o propósito de apresentar um equipamento e propor uma nova metodologia de ensaio destinada a medir a permeabilidade a gás de GCLs parcialmente hidratados sob regime de fluxo transiente. Comparada à metodologia convencional de determinação desse parâmetro sob regime de fluxo permanente, o método proposto forneceu resultados similares, porém de um modo mais rápido e por meio de uma aparelhagem mais simples. O atrito de interface de geossintéticos foi estudado mediante o emprego do equipamento plano inclinado, sob baixas tensões de confinamento. O estudo mostrou que os geossintéticos são sensíveis à deformação acumulada sobre sua superfície que pode implicar um aumento ou uma redução da resistência de interface. A pesquisa permitiu concluir que é possível distinguir o comportamento resistente de interfaces do tipo solo compactado-geossintético submetidas a baixas tensões confinantes via equipamento de plano inclinado. As constatações experimentais permitem questionar o uso de geossintéticos de reforço do solo de cobertura segundo a metodologia construtiva tradicional que considera a necessidade de emprego destes geossintéticos para reforçar a interface solo-geotêxtil suposta crítica. Além disso, interfaces geossintéticas contemplando GCLs foram estudadas a fim de se avaliar o comportamento resistente desses sistemas conforme o grau de hidratação da bentonita, a incidência de ciclos de secagem e umedecimento, o escoamento de água no nível da interface, a umidificação da interface e o tipo de material de contato. Os ensaios de interface geomembrana-GCL mostraram que a extrusão da bentonita, devida ao carregamento aplicado, determina o comportamento resistente da interface, visto que a resistência ao cisalhamento mobilizada é fortemente reduzida pela lubrificação adicional desta bentonita quando da incidência de um escoamento de água na interface. Para os ensaios de interface do tipo GCL-geossintéticos de drenagem, a resistência mobilizada se mostrou dependente da estrutura do elemento drenante, do tipo de geotêxtil de contato e da consistência da componente bentonita do GCL. / Cette dissertation correspond à l\'étude de la perméabilité aux gaz et du frottement d\'interface des géocomposites bentonitiques (GCBs) et d\'autres systèmes géosynthétiques destinés à la composition des couches de couverture des centres de stockage des déchets. Par rapport le flux gazeux, la recherche a eu l\'objectif de présenter un équipement et proposer une nouvelle méthodologie d\'essai destinée à mesurer la perméabilité aux gaz des géocomposites bentonitiques partiellement hydratés en régime transitoire. Comparée à la méthode conventionnelle de détermination de ce paramètre sous flux en régime stationnaire, la méthode proposée a donné des résultats similaires, mais plus rapidement et avec un appareillage plus simple. La recherche a fait la caractérisation du frottement d\'interface de géosynthétiques à travers l\'emploi de l\'équipement plan incliné, donc en considerant des faibles contraintes de confinement. Cette étude a montré que les géosynthétiques sont sensibles à la déformation cumulée sur leurs surfaces, ce qui joue sur leurs propriétés de résistance au cisaillement d\'interface, pouvant augmenter ou réduire la stabilité des interfaces. La recherche a permis de conclure qu\'il est possible de distinguer les comportements résistants d\'interfaces du type sol compacté-géosynthétique soumises à de faibles contraintes de confinement grâce à l\'équipement plan incliné. Les constats experimentaux entraînent une discussion sur l\'usage des géosynthétiques de renforcement du sol de couverture selon la méthodologie constructive traditionnelle qui considère le besoin de recourir à ces géosynthétiques pour renforcer l\'interface sol-géotextile supposée critique. En plus, des interfaces géosynthétiques avec géocomposites bentonitiques ont été étudiées pour évaluer leur comportement résistant en fonction du degré d\'hydratation de la composante bentonite, de l\'incidence de cycles de sèchage-humidification, du ruissellement d\'eau au niveau de l\'interface, de l\'humidification de l\'interface et du type de géotextile de contact. Les essais d\'interface Géomembrane-GCB ont montré que l\'extrusion de bentonite dûe au chargement appliqué détermine le comportement résistant car la résistance d\'interface mobilisée est drastiquement réduite par la lubrification additionnelle de cette bentonite, du fait de l\'écoulement au niveau de l\'interface de l\'eau de ruissellement. Pour les essais d\'interface du type GCB-Géosynthétiques de drainage, la résistance mobilisée s\'est montrée fortement dépendante de la structure du dispositif de drainage, du type de géotextile en contact et de la consistance de la composante bentonite du GCB.

Le présent travail de thèse porte sur le traitement des ordures ménagères suivant trois filières : le stockage conventionnel, en Bioréacteur et le prétraitement biologique (PTB) avant enfouissement.<br />La mise en place et le suivi de pilotes semi industriels a permis l'étude de la dégradation biologique du déchet durant le prétraitement aérobie et en conditions de stockage anaérobies.<br />Le prétraitement biologique a permis une importante réduction du potentiel méthanogène du déchet à enfouir. Le suivi des émissions gazeuses a par ailleurs montré des émissions significatives de composés organiques volatils (COV).<br />La recirculation de lixiviats pratiquée sur un déchet jeune a engendré un phénomène d'accumulation de polluants. L'effet bénéfique de la recirculation sur la production de biogaz n'a pas été mis clairement en évidence.<br />La mesure qualitative et quantitative des émissions liquides et gazeuses a permis d'établir des flux émissifs de polluants, ainsi que des bilans matière (Bilan de masse, hydrique, carbone, azote) relatifs à chacune des filières étudiées. La production de gaz à effet de serre, la génération d'odeurs et le comportement géomécanique du déchet en conditions de stockage ont été intégrées à la comparaison des trois filières.<br />L'étude des données à l'émission des COV, notamment à l'aide d'outils statistiques, a contribué à une meilleure compréhension de l'origine et des processus d'émission de ces composés.

La prévision des volumes de lixiviat produits par les casiers de stockage de déchets ménagers (CSD) constitue un enjeu important dans la gestion à court terme et à long terme d'un CSD (dimensionnement, gestion du risque pour l'environnement, gestion du coût financier).<br />Nous nous sommes intéressés au bilan hydrique à l'échelle d'un casier de stockage de déchets ménagers pour tenter de quantifier les flux d'eau entre le casier et l'extérieur (pluviométrie, ruissellement et évaporation) et à l'intérieur des déchets. <br />Un casier de décharge a été instrumenté pour suivre l'évolution des termes du bilan hydrique. Cette étude a pour intérêt de présenter une approche relativement complète du cycle de l'eau et d'utiliser la technologie TDR dans les déchets. Les températures ont aussi été mesurées afin d'étudier leur impact sur les écoulements.<br />Cette approche expérimentale a fourni des résultats originaux concernant le comportement thermique des déchets et des gradients de température observés. L'instrumentation en place a permis une quantification de l'infiltration à travers la couverture. Malgré les difficultés de comportement de certaines sondes, plusieurs capteurs TDR ont permis un bon suivi qualitatif des variations de teneur en eau en fond de casier. Une approche, pour calculer l'évaporation des déchets en contact avec l'atmosphère, a été proposée.<br />Une modélisation des transferts couplés d'humidité et de chaleur au sein des centres de stockage de déchets ménagers a donc été développée. Le comportement du modèle thermique s'est révélé très satisfaisant par rapport aux mesures sur site. Le modèle couplé, quant à lui, a permis de reproduire avec fidélité les variations de stock en eau dans la couverture ainsi que la hauteur de lixiviat en fond de puits. L'analyse du modèle a montré l'influence des températures avec notamment l'apparition de barrières thermiques ralentissant le transfert de l'eau vers le fond.