Le tunnel d’assainissement du Belchen fait 3,2 kilomètres de long. Une première partie d’une longueur d’environ 160 m a déjà été percée dans les argiles à Opalinus. Selon les pronostics géologiques, une seconde tranche d’une longueur de 420 m environ traversera aussi les argiles à Opalinus. Le tunnelier employé à cet effet a un diamètre d’environ 14 mètres et une longueur de 75 mètres. C’est jusqu’à présent le plus grand tunnelier ayant été utilisé en Suisse.

Le creusement dans les argiles à Opalinus du Belchen par le tunnelier rend possible des analyses géomécaniques. De telles investigations n’ont jusqu’à présent pas pu être conduites à d’autres endroits, comme par exemple dans le laboratoire souterrain du Mont Terri dans le canton du Jura. L’IFSN a saisi l’opportunité et réalise un programme d’analyses géomécaniques en collaboration avec un groupe de recherche du génie géologique de l’Ecole polytechnique fédérale de Zürich.

• Les aspects géomécaniques suivants doivent être analysés plus précisément et compris :

  1. Le comportement du massif des argiles à Opalinus suite au creusement du tunnelier en présence de superpositions et de conditions hydrogéologiques et de géologie structurale différentes (1^ère priorité). Pour cela, les données du creusement du tunnelier, des structures de massif rencontrées, des tensions locales et des valeurs caractéristiques géomécaniques sont nécessaires.
  2. Le comportement de cicatrisation des argiles à Opalinus (2^e priorité). A quel moment et à quel endroit intervient le processus de cicatrisation ? D’où proviennent d’éventuelles eaux souterraines ? Quels effets génère la pression due au gonflement dans le temps et, au niveau de l’espace, sur le creusement du tunnel ?

• Explorations géologiques planifiées et investigations géomécaniques dans des tranches de tunnel situées dans des argiles à Opalinus :

  1. Scan optique orienté dans des forages de préreconnaissance (d’une longueur d’un maximum de 50 mètres à chaque fois) et photographies des surfaces d’excavation (front de taille) devant le tunnelier dans les deux segments d’argiles à Opalinus.
  2. Mesures de déformation supplémentaires à l’aide de micromètres de forage dans le deuxième segment des argiles à Opalinus.
  3. Mesures des tensions radiales du massif par rapport à l’enveloppe extérieure du tunnel.
  4. Saturation et initialisation du processus de cicatrisation des argiles à Opalinus dans les sections transversales analysées par micromètre de forage.
  5. Analyses en laboratoire des caractéristiques de résistance et de déformation d’échantillons d’argiles à Opalinus prélevés des carottes de forage.

Une équipe de recherche en géologie de l’Ecole polytechnique fédérale de Zürich, placée sous la direction du professeur Simon Löw, réalisera ces analyses sur mandat de l’IFSN. Ces travaux se dérouleront dans le cadre d’un contrat de recherche existant. L’IFSN compte un budget de 175 000 francs suisses pour le programme de recherche du Belchen. Le programme de recherche définitif de l’IFSN sera discuté au cours des préparatifs avec l’OFROU et l’entrepreneur. Il sera optimisé en fonction des travaux de creusement. Des scans optiques orientés de forages ont déjà été réalisés dans des forages de préreconnaissance dans le premier segment d’argiles à Opalinus.