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Technischer Bericht NTB 90-38

Sondierbohrung Siblingen Bau- und Umweltaspekte, Bohrtechnik

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  • version papier, allemand
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Détails

La Nagra (Société coopérative nationale pour l'entreposage de déchets radioactifs) a entrepris en 1980 un vaste programme d'investigations géologiques dans une zone d'environ 1200 km2 dans le nord de la Suisse. L'objectif de ce projet était d'acquérir les connaissances nécessaires dans le domaine des sciences de la terre pour évaluer l'aptitude du sous-sol paléozoïque à accueillir un dépôt final pour déchets de haute radioactivité.

Les investigations comprenaient un programme de forages profonds, une étude des structures rocheuses par méthodes géophysiques de surface, un programme de recherches hydrogéologiques pour déterminer les voies de circulation dans le sous-sol profond ainsi qu'un programme d'études néotectoniques pour identifier les mouvements de la croûte terrestre dans la zone étudiée.

La situation géologique du socle rocheux et de sa couverture sédimentaire allait être étudiée à l'aide de forages profonds. Ceux-ci devaient en outre livrer les données hydrodynamiques et géochimiques dans un cadre régional étendu qui permettraient d'élaborer un modèle mathématique de la situation hydrogéologique de la zone située entre le flanc nord des Alpes de la Suisse centrale et orientale et le massif de la Forêt Noire.

Le forage de Siblingen est situé à environ 1.5 km au nord-ouest de la limite du village du même nom dans le canton de Schaffhouse, sur la hauteur de Siblingen dans le Jura tabulaire. Il représentait le septième et dernier forage de la phase 1 du programme d'exploration Nord-Suisse. Le forage a atteint une profondeur de 1522.0 m.

Après une procédure d'autorisation de plusieurs années qui est montée jusqu'au Tribunal fédéral, les travaux de préparation du site de forage ont pu commencer le 16 mai 1988 et les opérations de forage ont débuté le 1 septembre 1988. Après terminaison des travaux de forage le 3 avril 1989 une phase d'essais s'est étendue jusqu'au 30 avril 1989.

Les travaux d'aménagement du site de forage ont pu se dérouler dans les délais prévus. Les études préalables du sol ne servirent pas seulement à établir les plans de terrassement définitifs mais encore à compléter ultérieurement le réseau de drainage existant lors de la remise en état des lieux. Le potentiel d'exploitation agricole de la parcelle a ainsi pu être amélioré et ses possibilités de rendement n'ont pas été altérées.

Il s'est malheureusement produit un accident de travail sur le site de forage après la fin de la phase d'exécution. L'un de deux monteurs de l'EKS, qui était occupé au démontage du raccordement électrique de son entreprise, fut mortellement électrocuté. La cause de cet accident fut le non-respect des consignes de sécurité en matière de travaux électrotechniques.

La protection des eaux souterraines était assurée par une couverture d'asphalte sur tout le site de forage et un système adéquat d'évacuation des eaux ainsi que par l'ancrage étanche du tube guide à la roche environnante et à la chambre de forage. L'efficacité de ce dispositif a été contrôlée dans le cadre d'un programme de surveillance des eaux souterraines établi en collaboration avec le Service de protection des eaux du Canton de Schaffhouse. On n'a pas pu constater d'influence des travaux de forage sur les captages d'eau souterraine.

Malgré la distance relativement grande séparant le site de forage de la limite du village de Siblingen, on a vérifié la situation phonique par des mesures de contrôle effectuées vers une ferme isolée voisine ainsi que dans le quartier d'habitation le plus proche. Les résultats ont démontré que personne, à quelque moment que cela fut, n'a pu être dérangé par le bruit émanant du site de forage.

L'évacuation de tous les déchets liquides et solides a été faite selon un concept élaboré en collaboration avec le Département des travaux publics du Canton de Schaffhouse et approuvé par lui. Ce concept s'est révélé adéquat et n'a pas donné lieu à la moindre réclamation de la part des instances concernées.

Le trafic des camions a été enregistré durant toute la durée d'exploitation: il s'est élevé à moins de 20 courses par semaine ce qui constitue un impact fort modeste. Des fréquences plus élevées, non-enregistrées, ont eu lieu durant des laps de temps beaucoup plus courts durant l'aménagement du site et sa remise en état.

Un programme de recherches scientifiques rigoureux, utilisant partiellement des méthodes non-conventionnelles, a été réalisé dans le forage de Siblingen. Comme il avait été convenu que les investigations se limiteraient aux questions directement liées à la zone de stockage final, un nouveau concept de forage a été utilisé, caractérisé par une forte réduction du diamètre de forage dans le cristallin, représentant une synthèse rationnelle entre les méthodes d'exploration minière et la technique de forage en profondeur. Cela a permis de réaliser une campagne de forage optimale sur le plan écologique tout en maintenant les exigences relatives à l'acquisition des informations scientifiques et à leur qualité, réduisant en outre les risques techniques.

Le forage a traversé des sédiments jurassiques et triassiques. Le cristallin a été atteint à une profondeur de 348.6 m et foré jusqu'à 1522.0 m.

Le forage a été carotté sur toute sa longueur par la technique du carottage à câble. C'est la première fois que lion a utilisé une foreuse hydraulique, avec un «top drive» de type Wirth B8A, dans le cadre du programme de forages profonds. L'agrégat hydraulique était entraîné par un moteur électrique qui pouvait être alimenté soit directement par le réseau ou par un groupe Diesel protégé par un capot d'insonorisation mis au point par nos soins.

Les sédiments, ainsi que la partie supérieure du cristallin, ont été forés avec un outillage de carottage de 6 ¼" × 4" et des tringles de carottage par câble spéciales de 5 1/2". A partir de 490.9 m et jusqu'à la profondeur finale, on a utilisé des trépans de 96 × 57 mm avec un équipement de carottage par câble de 3 1/211.

En plus du tube-guide et d'un tubage d'ancrage de 9 5/8" jusqu'à 171.9 m, on a introduit un tubage intermédiaire de 7" dans la calcaire coquillier vers 338 m et un tubage final de 5" dans la zone supérieure du cristallin vers 490.4 m, pour des raisons de technique de forage et d'investigation. A l'exception du tubage de 5" qui a été partiellement retiré à l'issue des travaux de forage, tous les autres ont été cimentés.

Il a fallu plusieurs fois prendre des mesures d'étanchement du puits de forage en raison de pertes de fluide de rinçage, partiellement totales, dans la zone sédimentaire déjà où l'on utilisait un rinçage conventionnel avec de l'eau douce argileuse, en raison de zones rocheuses fortement diaclasées avec des pressions sous-hydrostatiques.

Sur le tronçon cristallin de 1173.4 m on a traversé un granite leucocrate à biotite cordiérite sous contraintes tectoniques changeantes. Celui-ci apparaissait tantôt sous forme d'une roche granitique fraiche et massive, tantôt en tronçons fortement diaclasés, de caractère hydrothermal et traversé de zones de cisaillement.

Les structures et textures variables ainsi que le caractère abrupt de diaclases ont posé de difficiles problèmes pour le développement et le choix des outillages de carottage.

Le gradient de pression sous-hydrostatique conjugué avec l'utilisation d'eau de rinçage claire sans additifs de forage ont causé des difficultés. De nombreuses mesures d'assainissement, sous forme de recimentations et d'étanchements, ont été nécessaires en raison de pertes totales de fluide de rinçage et d'instabilités du puits de forage.

En raison des difficiles conditions de forage il n'a souvent pas été possible d'utiliser les outillages dans leurs paramètres optimaux et les nombreuses diaclases du massif ont réduit la longueur moyenne des carottes, limitant ainsi leur bénéfice maximal.

Le forage a néanmoins pu être réalisé avec un excellent succès technique et de façon économique. On n'a pas subi d'havaries significatives ou dû entreprendre de travaux spéciaux importants. Tous les taux d'efficacité de forage ont pu être améliorés de façon significative par rapport à ceux réalisés précédemment dans le cristallin, tout en réduisant les coûts de façon considérable.

Les investigations scientifiques dans la couverture sédimentaire ont pu se dérouler selon le programme. Les difficultés rencontrées dans le cristallin ont maintes fois nécessité une adaptation du programme et l'engagement des moyens plus importants pour la caractérisation hydraulique du massif. En contre-partie la phase finale d'essais a pu être fortement raccourcie.

Le programme scientifique a pu être totalement réalisé avec succès.

L'ensemble des travaux sur le site de Siblingen fut accompagné par la Commission de surveillance, composée de représentants de la commune de Siblingen, du canton de Schaffhausen et de la Confédération.

Dans son rapport au Conseil fédéral, la commission de surveillance atteste que la Nagra s'est tenu aux prescriptions en vigueur pour tous les travaux entrepris.

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