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Une station expérimentale à Tournemire

Adapter les techniques de forage


Depuis le début de l’exploitation de la station expérimentale de Tournemire, en 1989, plus de 250 forages ont été réalisés à partir du tunnel et des 6 galeries, sur des longueurs allant de quelques mètres jusqu’à 300 mètres.

Réalisés selon différentes directions, ils ont plusieurs finalités : la reconnaissance du milieu argileux (forages dit d’exploration) ; l’échantillonnage de la roche (forages d’échantillonnage) afin de réaliser différentes analyses en laboratoire ; l’instrumentation du milieu rocheux dans différentes expérimentations ; des mesures et des observations directes du milieu au-delà des ouvrages.


Des forages à l’eau aux forages à l’air

Les premières campagnes de forages [1] d’exploration, d’instrumentation (1990) puis d’échantillonnage pour les études hydrogéochimiques (1994) ont été réalisées avec de l’eau comme fluide de forage, technique couramment utilisée dans le domaine des sondages. En 1994, les 8 forages carottés rayonnants autour du tunnel ont également été réalisés par foration à l’eau. Ils ont mis en évidence pour la première fois la perturbation du milieu induite par cette technique de foration : des failles dues aux forages ont été observées dans la couche argileuse de cette zone centrale.

Afin de préserver dans la mesure du possible les propriétés initiales de la roche et des fluides matriciels ainsi que les fractures et la qualité des échantillons prélevés, une technique de forage carotté à l’air (comme fluide de forage) a été développée à partir de 1995 par la société COREIS et l’IRSN. La foration à l’air présente l’avantage de réduire la perturbation de la roche tout en permettant une récupération de carottes de bonne qualité. Dans les travaux d’exploration, elle a été utilisée pour réaliser des forages à sec [2] de plusieurs centaines de mètres de longueur.

Depuis 2001, l’IRSN a développé une autre technique de forage (à l’air) à l’aide d’un dispositif de sondage léger et facilement adaptable aux protocoles d’échantillonnage spécifiques. Il s’agit en général des forages courts, de quelques mètres à une quinzaine de mètres. Le dispositif comporte une sondeuse hydraulique (Hilti), un compresseur, un aspirateur (ASPI), des tiges et des carottiers avec extracteurs de différents diamètres et un châssis support de sondeuse adaptable à différentes positions et orientations.

Ce dispositif permet également de réaliser des forages sous atmosphère inerte (argon ou azote) afin d’éviter la contamination des échantillons par l’air (en particulier pour préserver les conditions réductrices de la roche). Cette technique a été utilisée pour les prélèvements des échantillons dans les programmes de géochimie et de microbiologie.


Une innovation, les forages de grand diamètre

Pour évaluer les performances des ouvrages de scellements, mis en place en fin de période d’exploitation pour assurer la sûreté à long terme du stockage de déchets radioactifs, l’IRSN a mis au point une nouvelle technique de forage à l’air en grand diamètre, avec l’aide d’une assistance technique [3].

Il s’agit de forages horizontaux de 60 cm de diamètre et de 5 à 6 mètres de long, dans lesquels sont installés des scellements [4]. L’intérêt de ce dispositif de foration, breveté par l’IRSN en 2012, réside dans la faible perturbation du milieu, notamment des parois (non déstructurées), la récupération de la roche sans broyage, l’utilisation de matériel semi-léger et enfin son faible coût.


Notes :

1- Ces forages ont été réalisés par la société COREIS (ex-unité de COGEMA) et actuellement rattachée à COFOR.
2- Par exemple, le forage subhorizontal d’exploration EX1 de 300 mètres de long réalisé en 2001 par la société COFOR.
3- Sociétés Combes et Martinez.
4- Ces scellements sont constitués d’un noyau en argile dite gonflante pour assurer l’imperméabilité, enserré entre deux massifs d’appui pour le confinement mécanique. Pour plus d’information : Assurer le scellement final d’un stockage - Essais in situ

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Réalisation d’un forage grand diamètre

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Vue du carottage grand diamètre