Modélisation hydromécanique de l’argile à Opalines : retour d’expérience sur le micro-tunnel HG-A

Abstract

L’énergie nucléaire procure 15% de l’électricité mondiale, c’est 22% dans les pays de l’OCDE et 36% en Suisse. Comme certains déchets nucléaires sont hautement radioactifs, il est nécessaire de les isoler de la biosphère. Pour ce faire, la voie privilégiée est le stockage en couche géologique profonde. En Suisse, l’argile à Opalines est étudiée au laboratoire souterrain du Mont-Terri dans ce but. Les expériences menées au sein du laboratoire permettent d’étudier les caractéristiques de l’argile à Opalines. Il s’agit d’une roche très peu perméable dans laquelle les circulations d’eau sont très lentes, les déchets seraient donc confinés à long terme. Une question importante est la durée du confinement. Les expériences telles que celles menées au sein du micro-tunnel HG-A fournissent des données qui permettent de calibrer et valider les modèles numériques. Des simu- lations à très long terme sont alors envisageables grâce à ces modèles. La modélisation du micro-tunnel repose sur des modèles physiques et mathématiques pré- sentés dans ce travail. Par définition, ils impliquent toujours une certaine simplification de la réalité. Ces modèles dépendent d’un certain nombre de paramètres dont les gammes de valeurs doivent être évaluées expérimentalement. Dans ce but, des essais de laboratoire sont modélisés et interprétés pour caractériser le comportement de l’argile à Opalines. En raison de l’anisotropie du matériau, différentes directions de chargement doivent être considérées lors de ces essais. La littérature scientifique est aussi consultée. Une fois le comportement de l’argile à Opalines caractérisé, l’excavation du micro-tunnel HG- A est modélisée grâce au code de calcul éléments finis « Lagamine ». Cette modélisation est réa- lisée en deux dimensions en incorporant une à une les différents types d’anisotropie (contraintes in situ, paramètres mécaniques et hydrauliques) dans le modèle. L’influence de chacune de ces anisotropies peut ainsi être mise en évidence. Le modèle rassemblant toutes les anisotropies per- met d’observer une surpression d’eau à la position d’un forage situé latéralement au tunnel. Ce pic de surpression est néanmoins sous-estimé par rapport aux données expérimentales. Une zone endommagée est alors introduite afin d’améliorer le modèle. Dans cette zone, la résistance est diminuée alors que la perméabilité est accrue suite à l’altération. Une calibration est ensuite effectuée pour proposer un set de paramètres permettant de suivre correctement les données expérimentales. Enfin, le modèle est testé avec les données provenant du gonflement d’un mega- packer mis en place dans le tunnel plusieurs mois après l’excavation. Pour cette phase, le modèle s’écarte plus nettement des données que lors de la période utilisée pour la calibration.