Caractérisation de l'endommagement de parois de galeries par tomographie électrique : application en laboratoire souterrain

Abstract

Mémoire de Géosciences-rennes n°120, ISBN : 2-914375-42-5La tomographie électrique est une méthode d'imagerie non destructive qui permet de définir un milieu en terme de résistivité électrique à partir de mesures du potentiel. La caractérisation de l'endommagement de paroi par cette technique géophysique s'inscrit dans une étude pluridisciplinaire de faisabilité d'un stockage de déchets radioactifs à vie longue en formation argileuse profonde, projet mené en partenariat par l'Agence Nationale de gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA) et le CNRS dans le cadre du GdR ForPro (dir. J. Lancelot). Lors de l'excavation d'une galerie, plusieurs phénomènes physico-chimiques se produisent dans les premières dizaines de centimètres, voire quelques mètres, de la paroi induisant une fissuration et/ou une fracturation des argiles. Une grande partie du réseau de failles superficielles est connecté avec la surface et est donc remplie d'air ce qui a pour effet d'augmenter notablement la résistivité moyenne du milieu (l'air étant un isolant électrique) permettant ainsi à la tomographie électrique de caractériser cette zone endommagée. Ce projet a nécessité le développement d'un programme informatique de modélisation en coordonnées cylindriques 2.5D, géométrie la mieux adaptée au cas d'une galerie souterraine. Cette modélisation ou résolution du problème direct cylindrique par méthode multigrille présente dans des cas simples des pourcentages de différence de l'ordre de 2 à 4% par comparaison avec la solution analytique. Les différentes étapes de développement et de validation sont largement abordées dans la première partie de cette thèse. A partir du mois de Juillet 2004, nous avons pu suivre de manière spatio-temporelle le creusement d'une galerie dans le laboratoire souterrain du Mont Terri, analogue géologique suisse du site de Bure (laboratoire expérimental français en phase de creusement). Plusieurs acquisitions de mesures électriques ont ainsi été menées sur quelques mois, fournissant un grand nombre de données dont les premiers résultats présentés sous forme de pseudo-sections dans la deuxième partie de ce mémoire ont pu être corrélés avec les observations géologiques et les connaissances concernant le champ de contrainte in situ. Afin de rendre les résultats obtenus au Mont Terri directement compréhensibles, les mesures de potentiel électrique devront être inversées de manière à remonter au modèle de résistivité électrique réelle de la formation argileuse. Au préalable, un programme informatique d'inversion par recuit simulé a pu être développé en s'appuyant sur la modélisation en coordonnées cylindriques et dont les paramètres ont été réglés pour un modèle de conductivité 1D concentrique. La dernière partie de cette thèse nous permet de tester les paramètres influants sur le recuit en inversant des données synthétiques auxquelles on a pu ajouter du bruit, toujours avec l'objectif d'optimiser le temps de calcul.No abstrac