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Technischer Bericht NTB 99-12

Sondierbohrung Benken Bohrtechnik, Bau- und Umweltaspekte

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Le forage de reconnaissance de Benken avait pour objectif d’explorer les propriétés des Argiles à Opalinus et des couches adjacentes (substratum et couverture), et de les corréler avec les résultats des études sismiques.

Après une procédure d’autorisation de plusieurs années, l’aménagement et l’installation du site de forage ont pu débuter en avril 1998. Les conditions géotechniques locales défavorables ont nécessité la consolidation du socle de la foreuse au moyen de pieux et la mise en place et d’un tubage-guide d’appoint jusqu’à 30 m de profondeur.

Les travaux de forage ont commencé le 3 septembre 1998 et se sont déroulés, avec les investigations scientifiques effectuées dans le forage, jusqu’au 12 mai 1999. D’une profondeur totale de 1'007.0 m, le forage a traversé 983.3 m de sédiments mésozoïques et cénozoïques, et 23.7 m de gneiss du socle cristallin.

Les prévisions géologiques ont été largement confirmées par les résultats du forage, à l’exception de la présence d’un horizon de sel et du socle cristallin à la base du forage.

Le forage a été exécuté au trépan jusqu’à une profondeur de 394.8 m, et ensuite carotté au carottier à câble sans interruption jusqu’à la base. La foreuse était une machine rotative hydraulique du type Wirth B5-R.

Les tronçons carottés ont été forés presque exclusivement à l’aide d’un carottier triple à chemise interne en résine. Le taux de récupération des carottes a atteint pratiquement 99 %. Le diamètre du trou carotté principal était de 6 ¼ " (158.8 mm), comme celui du diamètre final du forage.

Le forage a été équipé de quatre tubages définitifs, cimentés jusqu’au sol, à l’exception du tubage d’ancrage. On a pu renoncer à la mise en place d’un autre tubage-guide gardé en réserve.

La partie supérieure, jusqu’à la base des calcaires du Malm, ainsi que le Muschelkalk supérieur et moyen, ont été forés avec une boue à l’eau douce. Jusqu’à la mise en place du tubage d’ancrage, le tronçon correspondant a été affecté par les médiocres caractéristiques géohydrauliques des formations.

Les Argiles à Opalinus et les formations adjacentes ont été forées avec un fluide au silicate de sodium, utilisé pour la première fois dans ce type de forage. Malgré son excellente capacité d’inhibition du gonflement des formations argileuses sensibles à l’eau douce, on a rencontré des problèmes de stabilité et de calibre. Ces problèmes ont été causés par des tests hydrauliques de très longue durée et nécessitant trop d’interventions, avec parfois des échanges répétés du fluide de forage. Les parties endommagées du forage ont occasionné à plusieurs reprises des travaux de repêchage de longue durée.

En plus des deux types de fluide de forage mentionnés, la boue à l’eau douce et le silicate de sodium, on a aussi utilisé un fluide saturé en sel pour forer l’horizon salin, après avoir constaté qu’une stabilisation de la zone saline n’était pas possible par cimentation.

Après la complétion du forage à la profondeur finale de 1'007.0 m et la fin des investigations actives dans le forage, ce dernier a été scellée au ciment de la base à 827.7 m de profondeur.

La perforation du tubage définitif et la préparation du forage pour l’observation a long terme ont marqué la fin du forage, après 250 jours d’activité ininterrompue, 24 heures sur 24, à partir de l’ablation du sol. Globalement, les investigations scientifiques ont accaparé 44 % du temps de travail, et les travaux de forage 56 %.

Après le démontage de l’installation de forage, un système d’observation à long terme des eaux souterraines profondes a été installé dans le forage, et le site partiellement remis en état.

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