Etape 5 : les ouvrages de liaison entre la surface et les installations souterraines sont scellés
2.4.2.9 Une fermeture progressive et structurée du stockage z La mise en place de composants spécifiques du stockage
La fermeture du stockage consiste à réaliser des ouvrages dont la fonction est de limiter à long terme les déformations mécaniques des argilites autour du stockage, de limiter les circulations d’eau et de fractionner le stockage.
Ces fonctions sont confiées à différents types d’ouvrages : la limitation des déformations mécaniques des argilites repose essentiellement sur un soutènement ou un remblayage de l’ensemble des galeries.
La limitation des écoulements d’eau repose sur des scellements, ouvrages localisés de faible perméabilité. Différents scellements sont implantés à des emplacements favorisant leur efficacité et leur redondance. Ils assurent ainsi le fractionnement du stockage.
La fermeture du stockage s’inscrit dans le cadre du processus de stockage par étapes, chaque type d’ouvrage pouvant marquer une étape de ce processus, comme résumé ci-dessous :
x la mise en place des bouchons d’argile gonflante en tête des alvéoles de stockage de déchets C et des alvéoles de combustibles usés,
x la mise en place de scellements dans les galeries d’accès des alvéoles de déchets B, x le remblayage des galeries,
x la mise en place de scellements en des points particuliers des galeries des zones de stockage, x le scellement des puits d’accès.
z Les bouchons des alvéoles de stockage de déchets C et de combustibles usés
La fermeture des alvéoles de déchets C consiste au retrait du chemisage en tête d’alvéole et à la mise en place d’un bouchon d’argile gonflante et d’un bouchon de béton non armé (Figure 2.4.10).
Figure 2.4.10 Schéma de principe d’une alvéole de stockage de déchets C scellée
Pour les alvéoles de combustibles usés, le principe de fermeture est identique à celui des alvéoles de déchets C, mais le soutènement métallique est laissé en place en tête d’alvéole (Figure 2.4.11).
Figure 2.4.11 Schéma de principe d’une alvéole de stockage de colis de combustibles usés scellée
z Les scellements de galeries et d’alvéoles de déchets B
Chaque scellement de galerie est constitué d’un noyau à base d’argile gonflante, conférant à l’ouvrage sa très faible perméabilité, et de massifs d’appui en béton, assurant un confinement mécanique du noyau. De part et d’autre, sur vingt à trente mètres environ, le remblai de la galerie est doté de propriétés mécaniques renforcées par rapport au remblai courant, pour contribuer au confinement mécanique de l’ouvrage (Figure 2.4.12).
Les noyaux d’argile gonflante ont des longueurs de l’ordre de 40 mètres. Ils présentent localement des saignées d’une épaisseur de 30 centimètres environ et d’une profondeur de 1,5 à 3,0 m qui assurent la coupure hydraulique de la zone fracturée des argilites, tandis que le revêtement en béton des galeries est maintenu en place ailleurs le long du noyau.
L’argile gonflante est retenue comme matériau de base du noyau et des saignées pour sa très faible perméabilité et sa capacité de gonflement et de déformation qui lui permet, en présence d’eau, de combler les jeux laissés lors de la construction du noyau et d’assurer un bon contact avec la paroi de la galerie ; ainsi, après gonflement de l’argile, le noyau n’offre pas à l’eau un chemin significatif d’écoulement. Enfin, son caractère naturel et sa compatibilité chimique avec les argilites constituent des gages de grande durabilité. Deux techniques de mise en œuvre du noyau en argile gonflante sont envisagées : les « pellets » (ou mélange de pellets et de poudre) et les blocs précompactés.
Les massifs d’appui en béton type BHP non armé ont pour objet de limiter l’expansion volumique du noyau, en résistant mécaniquement à la pression de gonflement développée par l’argile gonflante, en particulier pendant la phase transitoire d’hydratation et de gonflement du noyau. À très long terme les remblais d’appui doivent relayer le cas échéant le rôle des massifs en béton. Pour ce faire, ils sont constitués d’un mélange, en proportions voisines, d’argilites excavées et de sable.
Figure 2.4.12 Schéma de principe d’un scellement de galeries : coupe longitudinale
La galerie d’accès des alvéoles de stockage de déchets B est analogue à une galerie. Les scellements des alvéoles de stockage de déchets B sont similaires à ceux des galeries et leurs dimensions sont adaptées à la configuration particulière des alvéoles (Figure 2.4.13 et Figure 2.4.14).
Figure 2.4.13 Schéma de principe d’une alvéole de déchets B scellée : vue 3D
Figure 2.4.14 Schéma de principe d’un scellement d’alvéole de déchets B : coupe longitudinale
z Le remblai de galeries
Le remblai doit reprendre la pression des argilites après la rupture du revêtement des galeries et limiter les déformations de la roche à long terme, de façon à éviter ou limiter une extension de la zone endommagée autour des ouvrages. Pour ce faire, (i) les vides de mise en place doivent être aussi limités que possible, et (ii) le matériau du remblai doit avoir une « portance » suffisante, dès sa mise en place. La raideur du matériau augmente ensuite avec la compression opérée par les argilites avec leur fluage.
Le volume de remblai à mobiliser étant important (plusieurs millions de mètres cubes), il a été retenu le principe d’un réemploi des argilites excavées comme matériau de base du remblai, afin de limiter les besoins en termes de matériaux d’apport.
Le remblai est constitué des argilites excavées, reconditionnées après stockage en verse, par broyage à 20 millimètres. Sa teneur en eau est proche de celle de l’optimum Proctor normal (OPN)6, soit 10 à 15 %. Une densité sèche du remblai à la mise en place d’au moins 1,6 est visée, avec un potentiel de gonflement de un à quelques pourcents. La mise en place se ferait par damage en couches horizontales en partie basse de galerie, en couches inclinées en couronne.
Au voisinage des scellements, le remblai assure de plus un rôle de confinement mécanique (Figure 2.4.12).
z Les scellements de puits
Le scellement des puits est composé d’un « scellement isolant le stockage » établi en partie supérieure de la couche du Callovo-Oxfordien, afin d’isoler le stockage des formations géologiques sus-jacentes. Sa perméabilité vise à être aussi faible possible. Comme pour les galeries, le noyau de ce scellement est à base d’argile gonflante. Il repose sur un massif d’appui en béton occupant la base du puits, la recette, et s’étendant sur une longueur pluridécamétrique dans les galeries qui s’y raccordent.
La robustesse mécanique de ce massif assure la stabilité de l’ensemble des ouvrages de fermeture superposés dans le puits. Le poids des matériaux sus-jacents peut contribuer à terme au confinement
6 L’OPN, optimum Proctor normal, est un essai normalisé qui détermine la teneur en eau d’un matériau la plus favorable à son compactage.
Une teneur en eau légèrement supérieure à celle l’OPN favorise la tenue mécanique du remblai lors de la resaturation.
du noyau gonflant ; un massif d’appui en béton ancré dans la roche est construit au-dessus du noyau pour jouer un rôle mécanique durant la phase de resaturation.
Le scellement isolant le stockage est établi sur la plus grande hauteur possible, en partie supérieure du Callovo-Oxfordien. Dans cette partie, les argilites sont mécaniquement plus résistantes qu’au niveau médian de la formation. L’épaisseur de ces niveaux plus résistants est d’au moins une trentaine de mètres (38 m au droit du laboratoire souterrain). Les connaissances acquises conduisent à prévoir que la réalisation des puits n’y provoquera pas l’apparition de zone fracturée. Il est ainsi envisagé de déposer le revêtement lors de la réalisation du scellement, sur toute la hauteur du noyau ; le matériau gonflant est ainsi au contact direct des argilites.
Le scellement isolant le stockage est surmonté d’un remblai, jusqu’au sommet de l’Oxfordien carbonaté. Le matériau utilisé est identique à celui du remblayage des galeries. Au-dessus du remblai est construit un scellement de séparation des aquifères séparant les niveaux plus perméables des formations de couverture : l’Oxfordien carbonaté, le Kimméridgien et le Tithonien. Il pourra par exemple se situer dans le niveau marneux inférieur du Kimméridgien, avec une hauteur de 10 à 15 mètres ; sa constitution est similaire à celle du premier scellement. En partie supérieure du puits, un remblai complète le remplissage jusqu’en surface.
Figure 2.4.15 Schéma de principe d’un scellement de puits d’accès : coupe longitudinale