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Technischer Bericht NTB 14-02/IV

SGT Etappe 2: Vorschlag weiter zu untersuchender geologischer Standortgebiete mit zugehörigen Standortarealen für die Oberflächenanlage Geologische Grundlagen Dossier IV: Geomechanische Unterlagen

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Dossier IV: Documentation sur le comportement mécanique des roches

Le dossier IV «Documentation sur le comportement mécanique des roches» présente les connaissances empiriques et expérimentales existantes relatives au comportement mécanique des roches d'accueil proposées et sur les conditions mécaniques prévisionnelles dans les domaines d'implantation envisagés. Sur la base des données de mécanique des roches disponibles, des lois de comportement mécanique générales ont été dérivées. Elles servent de base aux analyses de modélisation relatives à la construction du dépôt et à la démonstration de sa sûreté, effectuées dans le cadre de la comparaison des domaines d'implantation du point de vue de la sûreté. La documentation sur le comportement mécanique des roches comprend les éléments suivants:

  • Etat des contraintes mécaniques naturelles in-situ initiales aux échelles régionale et locale A cet effet, les données existantes ont été complétées par des levés de terrain relatifs aux paléo-contraintes, par des (ré)-évaluations des ovalisations de la paroi des forages et par des mesures d'hydrofracturation dans des forages plus récents. Une cartographie des contraintes mécaniques in-situ initiales a été établie pour le nord de la Suisse et les régions avoisinantes. Les contraintes locales ont été étudiées dans des situations choisies à l'aide de simulations numériques reposant sur une large palette de conditions aux limites tectoniques. A ce titre, en vue d'applications touchant au comportement mécanique des roches, l'évaluation de l'amplitude des contraintes principales au niveau du dépôt et des incertitudes associées ont fait l'objet d'une attention particulière.
  • Propriétés mécaniques des roches d'accueil (rigidité, résistance, consolidation et gonflement/retrait) De récentes expérimentations en laboratoire ont principalement porté sur des échantillons issus de carottes de forages dans l'Argile à Opalinus. Cette roche présente certains défis sur le plan géotechnique, en raison de sa faible résistance à la traction et d'une capacité de gonflement modérée. Cependant, elle possède d'excellentes propriétés de confinement et fait obstacle au transfert des radionucléides, en raison de sa forte capacité d'auto-cicatrisation. La base de données mécaniques complétée a été utilisée pour dériver des lois de comportement mécanique et leur paramètres associés, spécifiques à l'Argile à Opalinus. Ceci a permis de transposer le comportement en déformation de la roche pour les différentes situations géologiques des domaines d'implantation proposés. Les propriétés mécaniques des autres roches d'accueil potentielles ont été compilées dans un tableau.
  • Analyse géologique structurale des domaines d'implantation, à la base d'un classement de la roche d'accueil de chaque domaine d'implantation particulier en fonction des caractéristiques tectoniques dominantes («modèles types de massifs rocheux»). Les donnée recueillies à l'aide des analyses structurales des affleurements cartographiés à l'échelle régionale durant l'étape 2 du plan sectoriel, des relevés structuraux des carottes provenant de forages en profondeur ainsi que de l'interprétation des nouvelles campagnes sismiques 2D en termes de géologie structurale ont permis de dresser, pour chaque domaine d'implantation, l'inventaire des zones de failles. Des modèles types de massifs rocheux ont été établis par mise en regard des analyses structurales et des données mécaniques à disposition. Ces modèles permettent de classer l'inventaire structural de l'Argile à Opalinus résultant des caractéristiques tectoniques en fonction de la perte de sa résistance mécanique relativement à la roche intacte. L'affaiblissement anisotrope de la roche le long des plans de diaclases a été explicitement pris en compte dans cette approche.

Les données collectées sur le comportement en déformation des roches d'accueil des domaines d'implantation ont fourni des modèles conceptuels hydromécaniques et des paramètres de référence pour les analyses géoscientifiques. Il a ainsi été possible d'apprécier les conditions géotechniques d'un dépôt en profondeur et d'évaluer, du point de vue de la sûreté, les phénomènes induits par le dépôt, tout comme les effets de décompaction hydromécanique dans le cadre de l'évolution géologique à long terme. Le dossier IV traite en outre de la phénoménologie et de la conceptualisation des perturbations mécaniques de la zone proche des excavations du dépôt. Dans cet objectif, l'influence du recouvrement sur les conditions géotechniques lors de la construction d'un dépôt en profondeur a été examinée à l'aide d'instruments d'analyse simples. Par ailleurs, le dossier IV présente les résultats d'analyses de principe hydromécaniques relatives à l'auto-cicatrisation de la zone perturbée mécaniquement par le dépôt. Ces analyses permettent de quantifier, pour différentes situations géologiques, l'impact hydraulique de la zone perturbée en phase de post-fermeture du dépôt. L'évolution à long terme de la fonction de confinement hydraulique de l'Argile à Opalinus suite à la décompaction de la roche (érosion, évolution tectonique future) a été évaluée sur la base d'évidences semi-empiriques.

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