Figure 3 - uploaded by Alain Thoraval
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Evolution de la pression de saumure Ps en fonction du temps obtenue suivant que l'on prenne en compte séparément ou conjointement les différents phénomènes (dilatation, fluage, percolation)
Source publication
Ce rapport a pour objectif principal de caractériser la stabilité mécanique des cavités avant et après abandon.
Différents modèles numériques ont été mis au point pour calculer l’évolution au court du temps de la pression de saumure dans la cavité, ainsi que des contraintes, déformations et déplacements autour des cavités. Nous avons souligné l’imp...
Contexts in source publication
Context 1
... dans le cas d'une cavité cylindrique : On retrouve sur la Figure 3 les éléments essentiels suivants, dont certains ont déjà été mis en avant précédemment : ...
Context 2
... durée de cette phase est de 500 ans après la réalisation du bouchon définitif. Pendant cette phase, le modèle calcule l'évolution de la pression de saumure liée aux effets combinés du fluage du sel, de la dilatation thermique de la saumure et de la perméation de la saumure à travers le massif de sel (on a une variation du type de celle de la courbe rouge de la Figure 3) Le modèle permet également de suivre l'évolution du champ de contrainte et de déformation dans le massif entourant la cavité à chacune des 2 phases et de visualiser les zones en ruptures en traction (σ3 > Rt) ou en cisaillement (le critère étant que l'on a des déformations plastiques ou encore que la valeur de la contrainte déviatorique est supérieure à un certain seuil). ...
Citations
La société SOLVAY exploite par cavités isolées depuis 1954 un diapir de sel dans la concession de Matacães au Portugal (région de Torres Vedras, 40 km au nord de Lisbonne). Au total, 22 cavités ont été créées pour une production de près de 19 millions de tonnes de sel en 60 années. SOLVAY a sollicité INERIS pour évaluer l’état des cavités avant et après abandon
A cette fin, des modélisations numériques ont été mises en œuvre, s’appuyant sur les données d’entrée de l’exploitation minière et les données récentes issues d’investigations et d’essais complémentaires sur les cavités (thermographie, volumétrie, purges, essais de fluage).
Des modèles 2D-axi ont permis de montrer que l’état de stabilité mécanique actuel des cavités n’est pas préoccupant dans la mesure où aucune zone critique n’est identifiée. La simulation de l’évolution à long terme après bouchage définitif met en évidence l’absence d’évolution critique vis-à-vis de l’intégrité mécanique de la plupart des cavités Pour certaines cavités, un risque de rupture au toit des cavités a été caractérisé du fait que la pression de saumure devient localement plus importante que la contrainte lithostatique. Les situations les plus critiques sont obtenues pour les cavités les plus élancées ou les plus déséquilibrées thermiquement. Il a été mis en évidence la forte sensibilité des résultats à la valeur de la perméabilité du sel (estimée pour l’instant à 10-19 m2) et au temps d’attente avant bouchage définitif (un choix sécuritaire de 1 an a été fait pour l’instant). Il reste à préciser (à partir des essais d’abandon) la valeur de la perméabilité et puis les conditions d’abandon des cavités les plus critiques.
Nous avons évalué l’impact des résultats obtenus avec le modèle 2D-axi à la perméabilité du sel (10-19 m2 pour le modèle de référence) et au temps d’attente avant bouchage (1 an pour le modèle de référence) : · plus la perméabilité du sel est faible, plus le pic de pression est fort et le risque de rupture au toit de la cavité important. Il est crucial de pouvoir évaluer précisément cette valeur compte tenu de son impact sur les prédictions ; · l’augmentation du temps d’attente avant bouchage définitif permet de réduire le déséquilibre thermique avant bouchage et donc la pression maximale après bouchage. Il conduit à une réduction des risques de rupture et à une accélération de la convergence des cavités.
Un modèle 3D a permis de vérifier qu’il n’y avait pas d’interaction préjudiciable à la stabilité mécanique des cavités les plus proches (cas des cavités 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12 localisées à l’ouest du secteur de MATACAES 1) ni à court ni à long terme. Nous avons également évalué les affaissements en surface à long terme. Ils devraient être très faibles (au plus 2 cm après 500 ans pour le modèle de référence). Compte tenu de l’extension importante de la cuvette, ceux-ci ne devraient induire aucun dommage sur les bâtiments ou infrastructures de surface.
[SOLVAY has been mining a salt diapir in the Matacães concession in Portugal (Torres Vedras region, 40 km north of Lisbon) using isolated cavities since 1954. In total, 22 cavities have been created for a production of nearly 19 million tonnes of salt in 60 years. SOLVAY asked INERIS to assess the condition of the cavities before and after abandonment.
To this end, numerical modelling was implemented, based on mining input data and recent data from additional investigations and tests on the cavities (thermography, volumetry, purges, creep tests).
2D-axi models have shown that the current state of mechanical stability of the caverns is not a cause for concern since no critical zones have been identified. The simulation of the long-term evolution after definitive plugging highlights the absence of critical evolution with regard to the mechanical integrity of most caverns. For some cavities, a risk of rupture at the roof of the caverns has been characterized due to the fact that the brine pressure locally becomes greater than the lithostatic stress. The most critical situations are obtained for the most slender or most thermally unbalanced caverns. The high sensitivity of the results to the value of the salt permeability (estimated for the moment at 10-19 m2) and to the waiting time before definitive plugging has been highlighted (a safety choice of 1 year has been made for the moment). It remains to specify (from the abandonment tests) the value of the permeability and then the abandonment conditions of the most critical caverns. We evaluated the impact of the results obtained with the 2D-axi model on the salt permeability (10-19 m2 for the reference model) and the waiting time before plugging (1 year for the reference model): the lower the salt permeability, the higher the pressure peak and the greater the risk of rupture at the roof of the cavern. It is crucial to be able to accurately evaluate this value given its impact on the predictions; increasing the waiting time before definitive plugging reduces the thermal imbalance before plugging and therefore the maximum pressure after plugging. It leads to a reduction in the risks of rupture and an acceleration of the convergence of the caverns. A 3D model was used to verify that there was no interaction detrimental to the mechanical stability of the closest caverns (case of caverns 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12 located to the west of the MATACAES 1 sector) in either the short or long term. We also assessed long-term surface subsidence. It should be very low (at most 2 cm after 500 years for the reference model). Given the significant extension of the basin, it should not cause any damage to surface buildings or infrastructure.]
