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Installation par méthodes innovantes des matériaux compressibles dans les carrefours du Laboratoire souterrain
Objet :
La loi n° 91-1381 du 30 décembre 1991 (dite loi « Bataille ») a fixé les grandes orientations de recherche à mener sur la gestion des déchets HA et MA-VL. Elle a retenu trois axes de recherche : la séparation et la transmutation, l’entreposage de longue durée (tous les deux confiés au CEA) et le stockage profond (confié à l’Andra). En 2005, l’Andra et le CEA ont remis à l’État les résultats des quinze années de recherche menées sur ces trois axes.
La loi n° 2006-739 du 28 juin 2006 de programme relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs s’appuie sur le débat public de 2005 et sur les évaluations des recherches. Cette loi de 2006 a retenu la mise en œuvre d’un stockage profond comme seule solution capable d’assurer la sûreté à long terme des déchets radioactifs et posé une exigence de réversibilité d’au moins cent ans. La loi de 2006 a également confié à l’Andra la mission de concevoir et d’implanter un centre de stockage réversible en couche géologique profonde.
La loi n° 2016-1015 du 25 juillet 2016 précise les modalités de création d’une installation de stockage réversible en couche géologique profonde des déchets radioactifs de haute et moyenne activité à vie longue (Installation Nucléaire de base (INB).
Le projet correspondant à cette INB est appelé Cigéo pour « Centre industriel de stockage géologique ».
Le 3 août 2020, l’Andra a déposé, auprès du ministère en charge de l’environnement et de l’énergie, un dossier de demande d’enquête publique préalable à la déclaration d’utilité publique (DUP) du centre de stockage Cigéo.
Le décret de DUP ainsi que le décret qualifiant cette « Opération d’Intérêt National » (OIN) ont été obtenus le 8 juillet 2022. Ces dossiers constituent les premiers jalons préalables à une série d’autorisations qui seront délivrées au fur et à mesure de l’avancement du projet.
Une Demande d’Autorisation et de Création de l’INB Cigéo (DAC) a été déposée le 16 janvier 2023. L’instruction de cette demande est prévue durer 5 années.
Parallèlement à l’instruction, l’Andra poursuit les travaux de recherche nécessaires à la conception détaillée des ouvrages souterrains et à la démonstration des performances attendues pour le projet Cigéo. Ces travaux s’appuient notamment sur plus de vingt années de recherches menées au Laboratoire Souterrain de Meuse/Haute-Marne, implanté au sein de la formation argileuse du Callovo-Oxfordien, à environ 490 mètres de profondeur. Ce laboratoire expérimental a été spécifiquement conçu pour étudier, dans des conditions représentatives, le comportement de la roche-hôte, les méthodes d’excavation d’ouvrages souterrains, les systèmes de soutènement et de revêtement, les phénomènes hydromécaniques associés, ainsi que les exigences de sûreté à long terme propres au stockage géologique profond.
Les expérimentations conduites au Laboratoire ont permis :
• d’acquérir une compréhension fine des propriétés mécaniques et hydrauliques de la roche ;
• de caractériser l’évolution de la zone endommagée (EDZ) autour des ouvrages excavés ;
• de développer et d’évaluer différentes méthodes de creusement, notamment la méthode conventionnelle et le tunnelier ;
• de tester plusieurs types de soutènements et de revêtements ;
• et de mettre au point les modèles numériques utilisés dans les études de conception et de sûreté de Cigéo.
Ces travaux ont contribué à mettre en évidence l’importance de la maîtrise des convergences et des pressions exercées sur les revêtements en béton des galeries.
Les campagnes expérimentales réalisées depuis 2005 ont montré que l’usage de matériaux compressibles, insérés entre la roche et le revêtement, constitue une solution pertinente pour réduire les efforts transmis aux structures et améliorer leur durabilité. En agissant comme des éléments d’absorption, ces matériaux permettent d’accompagner les déformations lentes d’un massif argileux dont le comportement mécanique est viscoplastique.
Les résultats obtenus dans les programmes CTM, TBM, OMA, VMC ou encore GRD4 ont confirmé l’intérêt de cette approche, tout en révélant la complexité de sa mise en œuvre, en particulier dans les zones de géométrie complexe. Notamment, les carrefours des galeries souterraines présentent des dimensions importantes (≈ 8,60 m d’intrados), des interfaces multiples, et des concentrations localisées de contraintes, qui en font un point de conception particulièrement sensible dans l’architecture du stockage.
L’ingénierie de Cigéo prévoit :
• des galeries de différents diamètres ;
• des carrefours de grande dimension ;
• des revêtements dont l’épaisseur doit être maîtrisée ;
• des performances mécaniques strictes tenant compte des exigences de sûreté ;
• et des méthodes constructives compatibles avec un environnement confiné, profond et à forte criticité HSE.
À ce stade de développement, l’Andra doit démontrer la faisabilité opérationnelle, la reproductibilité et la performance mécanique de la solution compressible envisagée pour les carrefours, en vue de son intégration dans les futurs carrefours souterrains.
Or, malgré les résultats encourageants obtenus sur certaines sections rectilignes de galerie, aucune solution existante ne permet aujourd’hui :
• d’atteindre les performances mécaniques exigées ;
• d’assurer une application homogène de 20 cm de matériau dans un carrefour ;
• de garantir la mise en œuvre en conditions réelles au Laboratoire (accès par puits, coactivité, contraintes logistiques et de sécurité) ;
• ni d’atteindre le niveau de maturité technologique requis pour une exploitation industrielle.
C’est dans ce contexte associant cadre législatif, avancée du projet Cigéo, exigences géotechniques, retours d’expérience expérimentaux et besoins d’ingénierie, que l’Andra a décidé de recourir à un partenariat d’innovation spécifiquement dédié au développement, à la mise au point et à la démonstration d’une solution de matériaux compressibles adaptée aux carrefours des ouvrages souterrains.
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