Caractérisation non destructive de la zone endommagée des galeries souterraines excavées dans les roches argileuses

Abstract

-Cet article passe en revue les différentes méthodes utilisées pour la caractérisation et le suivi non destructifs de la zone endommagée des ouvrages excavés dans les roches argileuses. Trois familles de méthodes sont identifiées. La première famille qui relève de la géophysique appliquée inclut la sismique réfraction et l'analyse de la dispersion des ondes de surface. Ces méthodes permettent d'avoir rapidement et avec un dispositif plutôt léger une quantification de l'épaisseur de la zone endommagée. La deuxième famille vise à obtenir une représentation 2D, voire 3D, de cette zone endommagée. Elle comprend les méthodes sismiques « puits à puits » (tomographie sismique notamment) et la tomographie électrique. Les développements méthodologiques récents relatifs à ces méthodes permettent d'envisager à court terme un suivi 4D en promouvant une inversion de type time-lapse des données acquises. Ces méthodes sont toutefois plus lourdes à mettre en oeuvre et l'interprétation des données nécessite des temps de calcul importants et des outils numériques spécifiques et délicats à manipuler pour un non-géophysicien. Les méthodes optiques de corrélation relèvent d'une troisième famille de méthodes. Elles ont surtout l'avantage d'obtenir directement et avec une très haute résolution des grandeurs mécaniques (cinématiques) associées à la fissuration de surface. Les résultats des expérimentations menées avec ces trois familles de méthodes en galeries souterraines (laboratoire souterrain du Mont-Terri, station expérimentale de Tournemire et laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne) sont également présentés et brièvement discutés. Mots clés : méthodes non destructives / méthodes géophysiques / méthodes optiques de corrélation / zone endommagée / roches argileuses Abstract-Non-destructive characterization of the damaged zone of underground galleries excavated in clay rocks. This paper reviews the different methods used to characterize and to monitor in a nondestructive way the excavation damaged zone in clay rocks. Three groups of methods are identified. The first group is constituted by geophysical methods: the refraction seismic method and the analysis of surface waves method. These methods allow to quickly obtain the thickness of the damage zone with a rather simple system of acquisition. The second group of methods aims to obtain a 2D or even 3D model of the damaged zone. This group includes "well-to-well" seismic methods (e.g., seismic tomography) and electrical resistivity tomography. The recent methodological developments associated with these methods allow to consider at short term 4D monitoring by promoting "time-lapse" inversion. However, using of these methods is rather cumbersome: the corresponding data processing can be time-consuming and uses specific numerical tools which are difficult to handle for non-geophysicists. Digital image correlation (DIC) methods belong to the third group of methods. They have the advantage of obtaining directly and with a high resolution some kinematic parameters associated with the ...

Détermination de la taille et du nombre d’échantillons devant être analysés en laboratoire pour la caractérisation statistique de la microstructure d’une roche argileuse

“…Elles se présentent sous forme de roches « couverture » sur la partie sus-jacente de couches aquifères plus poreuses et plus perméables, par exemple, dans le cas de réservoirs naturels ou anthropiques d'hydrocarbures (pétrole, gaz), de CO 2 ou d'eau (réservoir souterrain de gaz en formation aquifère, par exemple). En France et en Europe, différentes formations géologiques sont étudiées dans le contexte du stockage de déchets radioactifs : les argilites du Callovo-Oxfordien, appelée aussi argilites de Bure (Meuse/ Haute-Marne, France) (Gasc-Barbier et al, 2004 ;Robinet et al, 2012 ;Wang et al, 2015 ;Desbois et al, 2017 ;Stavropoulou et al, 2018), les argilites de Tournemire du Toarcien (Aveyron, France) (Bonin, 1998 ;Cabrera et al, 2001 ;Hédan et al, 2012Hédan et al, , 2014Tsang et al, 2012 ;Cosenza et al, 2016 ;Fauchille et al, 2016 ;Bonnelye et al, 2017aBonnelye et al, , 2017b, les argilites à Opalines de Mont Terri en Suisse (Thury, 2002 ;Nussbaum et al, 2011 ;Bossart et al, 2002Bossart et al, , 2018, etc. D'autres formations, non définies comme des argilites comme l'argile de Boom (Belgique), sont aussi étudiées dans ce contexte.…”

3D geostatistical inversion of induced polarization data and its application to coal seam fires

“…Nowadays, the range of induced polarization applications has remarkably broadened and covers, for instance, the tracking of contaminants plumes (Barker, 1990;Kemna et al, 2004;Sogade et al, 2006), landfill mapping (Leroux et al, 2010;Dahlin and Leroux, 2012;Gazoty et al, 2012), oil and gas exploration (Spies, 1983;Carlson and Zonge, 1996), monitoring of damage in porous rocks (Cosenza et al, 2016), and permeability characterization (Attwa and Günther, 2013;Revil et al, 2015b;Joseph et al, 2016) just to cite a few examples. This is a consequence of the huge progress that has been made in terms of induced-polarization instrumentation (Kingman et al, 2007;Zimmermann et al, 2008;Xi et al, 2014) and processing as well as the inversion of the full waveform data (Olsson et al, 2016).…”