Hydro-mechanical improvement of the cap cover of a surface landfill for low and intermediate level radioactive waste short life time

La présente étude concerne le Centre de Stockage de la Manche (CSM), ce centre dédié aux déchets faiblement etmoyennement actifs à vie courte l’un des sites précurseurs au niveau international. La recherche proposée dans lecadre de la présente thèse CIFRE se concentre sur l’étude hydraulique des matériaux de couverture du site, et surleur amélioration hydromécanique. Il s’agit donc de renforcer leur imperméabilité afin que cette couche puisse jouerun rôle de barrière minérale. Une contrainte imposée par l’Andra était de considérer la validité du réemploi dumatériau en place au moyen d’un traitement par adjuvant. Ce matériau est un limon sableux, donc un matériaucomportant déjà une part de fines non négligeable. S’il existe dans la littérature de nombreuses études surl’amélioration mécanique des matériaux fins (applications aux infrastructures routières) et sur le traitement dematériaux pulvérulents par ajout d’une fraction fine (constitution de barrières étanches), il existe très peu d’études surle renforcement de l’imperméabilité de sols fins. Une campagne d’essais physiques sur les matériaux traités à labentonite a été réalisée à différents taux de traitement. Les résultats ont montré que l’ajout d’adjuvant entraine unediminution de leur poids volumique sec optimum pour une énergie de compactage Proctor normal et uneaugmentation de leur teneur en eau optimum. En complément, la sensibilité à l’érosion, interne ou externe, observéependant les essais à l’oedoperméamètre, a été vérifiée à partir de différents critères de stabilité disponibles dans lalittérature. A la différence du traitement d’un sol pour remblais routiers, on ne recherche pas une résistancemécanique accrue mais une flexibilité du matériau. On observe effectivement que le traitement n’augmente pas larigidité du matériau. La conductivité hydraulique des matériaux non traités et traités a été mesurée. Cette étude a étémenée à partir de plusieurs dispositifs (oedoperméamètre, perméamètres à parois rigides et à parois souples).L’influence du taux de traitement du matériau sur la diminution de la conductivité hydraulique a pu être observée.Quatre planches d’essais instrumentées ont été réalisées, elles devraient rester en fonction plusieurs années. Lesmesures de conductivité hydraulique initiales sur les planches d’essais ont montré que les résultats étaientconformes à ceux obtenus au laboratoire. Ces planches d’essais, permettront de suivre l’évolution éventuelle desperformances du traitement. La poursuite de leur suivi apparait être cruciale pour la validation du traitement avant samise en oeuvre à grande échelle sur toute la couverture du CSM.This study related to the Manche storage center (CSM), one of the first landfill in the world dedicated to low andintermediate radioactive waste short-live time. The researches considered in this thesis supported by industrialcompanies, focus on the hydraulic study of cap cover materials of the site, and their hydromechanical improvement.The aim is to improve their impermeability in order to be substituted to the geomembrane as cap cover liner. Aspecification imposed by Andra was to consider a solution of the re-use of the in situ material by adding of additive.The initial material is a sandy silt, a material with a significant proportion of fines. In the literature there are manystudies on the mechanical improvement of fine materials (applications to road infrastructure) and the treatment ofsandy materials by adding a fine fraction (constitution of waterproof barriers). On the other hand there are very fewstudies on the impermeability improvement of fine soils. A physical tests campaign on treated materials withbentonite was carried out at various treatment rates. The results showed that the addition of additive induces adecrease in optimum dry unit weight for a normal Proctor compaction energy and increases their optimum watercontent. In addition, the susceptibility to erosion, internal or external, observed during oedopermeameter test wasassessed from various stability criteria available in the literature. Unlike the treatment of soil for road embankments,the increase of the material stiffness is not wanted and flexibility is preferred what is observed with the treatmenttested. The comparative hydraulic conductivity of the untreated and treated materials were measured. In this studydifferent devices (oedopermeametere, permeameters, triaxials device) were used. The influence of the treatment rateof the material on the decrease of the hydraulic conductivity was observed. Four large scale experimentations weredesigned; they should be monitored for several years. The initial hydraulic conductivity measurements on siteshowed that the results were compatible with those obtained in the laboratory tests. These large scaleexperimentations will demonstrate the possible evolution of the material improvement. The monitoring of this siteexperimentation is a preliminary test require before the application of the selected treatment on the cap cover of theCSM