INTRODUCTION A PFC2D/3D: PROJETS

EVALUATION DES PROPRIETES HYDRAULIQUES DES ZONES FRACTUREES AU VOISINAGE D'UNE GALERIE SITE DE BURE (FRANCE)

Lors du creusement d'une galerie (tunnel, puits), la roche avoisinante subit un déconfinement rapide pouvant entraîner une fracturation locale, voire un endommagement majeur, à plus ou moins long terme. Lorsque cette galerie est un ouvrage de stockage de déchets radioactifs, il est nécessaire d'analyser le réseau de fractures engendré, ainsi que l'évolution de la perméabilité liée au remaniement du massif rocheux.

C'est dans ce cadre que nous avons développé une technique d'analyse innovante, en associant PFC3D (logiciel de modélisation du mouvement et de l'interaction de corps discrets) à 3FLO (logiciel de calculs d'écoulement dans les milieux fracturés). PFC3D, de part son principe, permet de modéliser le réseau de micro-fractures (zone endommagée) autour de la galerie, tandis que 3FLO, permet d'estimer la perméabilité équivalente du réseau de fractures. La perméabilité a été obtenue, en simulant un champ d'écoulement dans le réseau de micro-fractures.

Les argilites du Callovo-Oxfordien du site du laboratoire souterrain de Bure étant bien documentées, nous avons validé cette technique sur ce site, en modélisant le comportement de l'argile après deux années d'ouverture de la galerie.

RESULTATS:

• L'évaluation de la perméabilité induite par l'endommagement via le couplage d'un calcul mécanique de type « granulaire » et d'un calcul hydraulique de type « réseau de fracture discret » est viable numériquement.
• La micro-fracturation connectée à la galerie devient significative (plus de 40 cm de profondeur) dès le premier mois.
• La micro-fracturation se localise rapidement selon la direction des contraintes principales mineures.
• L'utilisation d'une « loi carré », liant la transmissivité à l'épaisseur de la micro-fracture (=ouverture) est adaptée à notre cas.
• La perméabilité obtenue numériquement est consistante avec celle mesurée sur site.

REFERENCES:

• Billaux D., Dedecker F. and Cundall P., 2004, A novel approach to studying rock damage: the three dimensional Adaptive Continuum / Discontinuum Code, EUROCK 2004 & 53rd Geomechanics Colloquim, pp. 723-728, Ed. Schubert, 2004.

• Dedecker F., Cundall P., Billaux D., and Groeger T., 2006, Evaluation of damage-induced permeability using a three-dimensional Adaptative Continuum/Discontinuum Code (AC/DC), Physics and Chemistry of the Earth (2006), doi:10.1016/j.pce.2006.01.006.