This paper contributes to the study of underground structures in argillaceous media, especially Tournemire argillites (Aveyron, France). The basic results obtained over six years in two experimental drifts at the Tournemire site are presented. In situ measurements cover drift wall temperature, humidity and convergence. Delayed convergence represents around 50–65% of the total measured convergence. Analysis of the measurements has shown that delayed convergence is explained by the viscoplastic behaviour of the argillaceous formations. Lemaitre's rheological model has been extended to the orthotropic case, as Tournemire argillite is naturally anisotropic. The triaxial creep test results on samples at different orientations enabled the parameters of the Tournemire argillite to be identified in terms of orthotropic viscoplastic law. A plane deformation model, using this rheological law and the initial stress field in the site, was developed to interpret the convergence measurements in the drifts. The computed results match the measurements well, especially during the excavation phase.
Der vorliegende Artikel ist ein Beitrag zur Untersuchung der unterirdischen Strukturen tonhaltiger Milieus, insbesondere der Tongesteine von Tournemire (Aveyron, Frankreich). Die wichtigsten Ergebnisse, die in zwei Forschungsstrecken am Standort Tournemine ueber einen Beobachtungszeitraum von sechs Jahren zusammengetragen wurden, werden hier vorgestellt. Gemessen wurden in situ Temperatur, Feuchtigkeit und Streckenkonvergenz. Von der insgesamt gemessenen Konvergenz sind etwa 50 bis 65 % auf zeitlich verzögerte Konvergenz zurueckzufuehren. Die Auswertung aller Messungen hat ergeben, dass die zeitverzögerte Konvergenz mit dem viskos-plastischen Verhalten des Tonsteinmassivs zu erklaren ist. Aufgrund der naturgemaßen Anisotropie des Tongesteins von Tournemine wurde das rheologische Modell von Lemaitre auf den orthotropen Fall ausgedehnt. Triaxiale Kriechversuche bei jeweils unterschiedlicher Ausrichtung dienten der Ermittlung der einzelnen Parameter des orthotropen, viskos-plastischen Gesetzes. Zur Auswertung der Konvergenzmessungen innerhalb der beiden Strecken wurde unter Beachtung dieses rheologischen Modells sowie des urspruenglichen Spannungszustands vor Ort ein flachiges Deformationsmodell entwickelt. Die Rechenergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Messungen, insbesondere wahrend der Vortriebsphase.
Cet article est une contribution à l'etude des structures souterraines dans les milieux argileux, notamment les argilites de Tournemire (Aveyron, France). Les principaux resultats obtenus pendant six annees, dans deux galeries d'experimentation au site de Tournemire, sont presentes. Ces mesures portent sur la temperature, l'humidite et la convergence des parements des galeries. La convergence differee represente environ 50 à 65% de la convergence totale mesuree. L'analyse de l'ensemble des mesures a montre que la convergence differee est interpretee par le comportement viscoplastique du massif argileux. Etant donne que l'argilite de Tournemire est naturellement anisotrope, le modèle rheologique de Lemaitre a ete etendu au cas orthotrope. Les resultats des essais de fluage triaxial, sur des echantillons à differentes orientations, ont permis de determiner les paramètres de la loi viscoplastique orthotrope. Un modèle en deformation plane, utilisant cette loi rheologique et l'etat de contrainte initiale dans le site, a ete developpe en vue d'interpreter les mesures de convergence dans les galeries. Les resultats des calculs sont en bon accord avec les mesures et plus particulièrement durant la phase de creusement.
Deep geological disposal of high-level radioactive waste poses earth science experts the specific problem of how to manage the very long radionuclide containment period. Burying this waste represents a large-scale, protracted activity. The timescales considered are of the order of magnitude of 105 years, which considerably exceeds the lifetime of the earliest engineered structures. There are several ways of overcoming the difficulty of extrapolating to large timescales, such as studying observable phenomena in the laboratory at moderate or even low speeds, studying natural equivalents, and studying early structures such as the Tournemire tunnel, which was excavated a hundred years ago. The existence of the old tunnel and two more recent drifts on this site, excavated six years ago, provides the opportunity to study the behaviour of underground-engineered structures on two different timescales.
At the Tournemire site, the old railway tunnel, 1885 m long, provides direct access to a 250-metre thick argillaceous layer, which IRSN (the Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety) is using for many different experiments. The site is a simple monoclinal structure composed, on a large scale, of three large layers: a lower limestone and dolomitic layer, about 300 m thick.
