Article de recherche / Research Article

Comportement à long terme du revêtement de deux galeries creusées dans de l’argile peu indurée dans le laboratoire souterrain de recherche HADES (Belgique)

Long-term clay-lining behaviour of galleries in poorly indurated clay in the HADES underground research laboratory (Belgium)

¹ European Underground Research Infrastructure for Disposal of Nuclear Waste in Clay Environment (EURIDICE), Boeretang 190, 2400 Mol, Belgique
² ONDRAF/NIRAS, 32 Boulevard Albert II, 1000 Bruxelles, Belgique

^* Auteur de correspondance : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Résumé

La démonstration de la faisabilité technique de construction de galeries dans une argile peu indurée constitue un objectif majeur du programme belge de Recherche, Développement et Démonstration (RD&D) relatif au stockage géologique des déchets radioactifs de haute activité et/ou de longue durée de vie. Ce programme s’appuie sur le laboratoire souterrain HADES, construit dans l’Argile de Boom à Mol à une profondeur de 225 mètres, en plusieurs étapes depuis les années 1980. L’étude analyse l’évolution des convergences de deux galeries construites à des périodes et selon des techniques différentes : le « Test Drift » (1987, excavation semi-manuelle) et la galerie de liaison (2002, tunnelier). Les mesures montrent que les diamètres des deux galeries continuent à évoluer et ne sont donc pas stabilisés, respectivement 37 ans (pour le « Test Drift ») et 22 ans (pour la galerie de liaison) après leur construction. Leurs modes de déformation diffèrent significativement : le « Test Drift » subit une compression dans toutes les directions tandis que la galerie de liaison présente une compression verticale associée à une extension horizontale. L’évolution des convergences du « Test Drift » est analysée via l’introduction d’un modèle viscoélastique du type Kelvin-Voigt. Son application aux mesures de convergences de cette galerie a permis de reproduire les observations in situ sur plusieurs décennies, confirmant la nécessité de développer un modèle intégrant l’évolution temporelle des différents matériaux présents et de leurs interactions afin de bien comprendre le comportement à long terme du revêtement de galeries creusées dans une argile peu indurée. Les résultats de cette étude présentent un intérêt majeur pour la conception et l’optimisation des galeries de stockage géologique en milieu argileux peu induré.

Abstract

The demonstration of the technical feasibility of constructing galleries in a poorly indurated clay is a major objective of the Belgian Research, Development, and Demonstration (RD&D) programme on the geological disposal of high-level and/or long-lived radioactive waste. This programme relies on the HADES underground laboratory, constructed in the Boom Clay at Mol at a depth of 225 meters, developed in several stages since the 1980s. The study analyses the convergence evolution of two galleries constructed at different periods and using different techniques: the Test Drift (1987, semi-manual excavation) and the Connecting Gallery (2002, tunnel boring machine). The measurements show that the diameters of both galleries continue to evolve and are therefore not stabilized, respectively 37 years (for the Test Drift) and 22 years (for the Connecting Gallery) after their construction. Their deformation modes differ significantly: the Test Drift undergoes compression in all directions, while the Connecting Gallery presents vertical compression associated with horizontal extension. The convergences of the Test Drift were analysed by considering a Kelvin-Voigt-type viscoelastic model. Its application enabled us to reproduce the in situ observations over several decades, confirming the need to develop a model integrating the temporal evolution of the various materials present and their interactions in order to better understand the long-term behaviour of gallery linings excavated in poorly indurated clay. The findings of this study are highly significant for designing and optimizing galleries for geological disposal in poorly indurated clay formations.