Contexte géologique régional - var.gouv.fr · ongloméats g ossies, d’akoses vetes et de pélites ouges, gises ou lai es. Le caractère détritique de ces dépôts laisse supposer

Note technique 88958/A ISDND du Vallon des pins - Proposition et justification d’équivalence de la barrière passive en flanc

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5.1. Contexte géologique régional

A petite échelle, la zone d’étude appartient à un ensemble géologique ancien (225 Ma) défini comme le socle paléozoïque provençal. Cet ensemble géologique fait partie du massif des Maures-Tanneron, dans sa dénomination étendue. Le site appartient à la partie orientale du socle paléozoïque, en bordure sud du Tanneron. Ce socle s’étend de la côte méditerranéenne au sud jusqu'à la couverture sédimentaire mésozoïque provençale au nord.

Figure 3 : Carte géologique du Sud-Est au 1 000 000ème (Source BRGM)

La Provence et le massif des Maures se caractérisent par un important magmatisme à dominante acide, à la fin du cycle varisque1. Ce magmatisme se scinde en deux phases successives aux caractéristiques différentes. Le premier cycle est de type calco-alcalin et se produit à la fin du Carbonifère et début Permien. Il est lié à une période orogénique2 de subduction-collision (Bonin, 1987). Le deuxième cycle se développe au cours du Permien-Moyen jusqu’au début Trias. C’est un cycle alcalin anorogénique caractérisé par une période de distension du bâti varisque (Tourin-Morin, 1987). Les différentes unités métamorphiques sont structurées par des grandes failles (faille de Grimaud, faille de Joyeuse, faille de la Moure …) et chaque unité est marquée par un faciès métamorphique

correspondant à une déformation différente ou une phase volcanique caractéristique (Figure 3).

5.2. Etat des connaissances géologiques locales

Dans la zone de Fréjus, d’après la notice géologique de la carte Fréjus-Cannes (50 000ème), le socle provençal se présente sous la forme d’un ensemble hétérogène constitué des unités suivantes :

➢ Le massif des Maures au sud et le massif du Taneron côté nord. Ils sont constitués par les séries cristallophylliennes (schistes, micaschistes, gneiss) associées à des roches cristallines (granites

1 Cycle varisque : C’est un cycle orogénique se déroulant du Dévonien au Permien. 2 Période orogénique : c’est un terme désignant la période de formation d’une montagne


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du plan de la tour). La structure provient de la superposition de plusieurs phases de métamorphisme liées aux différentes phases de plissement de l’orogenèse hercynienne (>300 Ma) ;

➢ Le bassin du Reyran (nord de Fréjus) est disposé de façon nord-sud, lié à une tectonique cassante qui se développe au Carbonifère de façon postérieure à la phase souple hercynienne ;

➢ Le massif de l’Estérel qui provient d’un événement volcano-tectonique majeur intervenu au cours du Permien (environ 250 Ma). Cet épisode volcanique vient se superposer sur un ensemble de sédiments continentaux permiens. La phase permienne est caractérisée par une tectonique cassante d’orientation est-ouest qui a fortement structuré la région de Fréjus, et par un important volcanisme de type rhyolitique.

A une échelle locale, le site de l’ISDND se situe sur bassin Permien dit du Bas Argens, faisant partie structuralement du massif de l’Estérel (Figure 4)

Figure 4 : Schéma structural des unités proches de la zone d’étude

Sur la carte de la Figure 4, on remarque la présence de failles, essentiellement normales qui structurent la zone. La première direction de faille, nord-sud, constituée de grands accidents comme la faille de Joyeuse ou de La Moure, sépare les entités géologiques métamorphiques (granite de la Tour, Massif des Maures). Une deuxième direction est-ouest structure le bassin du Bas Argens en ouverture.


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Figure 5 : Carte géologique au 50 000ème, feuille de Fréjus-Cannes (Source : BRGM)

Des études antérieures ont permis de préciser la nature des terrains du Ravin des Lauriers et notamment la disposition et la structure du substratum permien au droit de l’ISDND.

Le site de l’ISDND actuel et futur est essentiellement occupé par les formations suivantes :

• Les grès, conglomérats et pélites (F) : épaisseur d’environ 200 m :

Cette formation détritique présente des alternances de grès à granulométrie variable, de conglomérats grossiers, d’arkoses vertes et de pélites rouges, grises ou claires.

Le caractère détritique de ces dépôts laisse supposer des variations latérales de faciès. Cette formation constitue la majeure partie du substratum géologique du site étudié.

• La rhyolite (R3) : épaisseur pouvant atteindre 60 m :

Egalement appelée « ignimbritique porphyre rouge de l’Estérel », cette coulée présente à la cassure des teintes rose, rouge ou violacée et un débit conchoïdal. Elle est très porphyrique. Elle forme généralement le sommet des reliefs environnants.

ISDND

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Simple_compass_rose.svg


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Les deux formations géologiques précédentes sont recouvertes par des colluvions sur la quasi-totalité de l’aire d’étude, avec des caractéristiques et des épaisseurs variables (de 0,5 à 5 m). Par ailleurs, au niveau des fortes pentes, on note la présence d’éboulis provenant principalement du démantèlement de la coulée de rhyolite. On peut toutefois considérer que les colluvions et éboulis constituent une seule et même formation. Le log lithologique Figure 6 permet de visualiser les séries de la zone d’étude.

Figure 6 : Log stratigraphique au droit du site (ISDND du Vallon des Pins).

5.3. Campagnes géologiques et géotechniques antérieures

Différentes investigations ont déjà été réalisées sur le site :

• En juillet 1991 par le bureau d’étude HYDROGEOMIDI,

• En Novembre 2000, EGSOL SUD a complété l’étude,

• Entre décembre 2005 et Janvier 2006, CEBTP a réalisé deux campagnes de reconnaissances (« extension du centre des stockage des déchets ultimes de Bagnols en Forêt »),

• En 2010, un audit géologique, hydrogéologique et géotechnique a ensuite été réalisé par le bureau d’étude HGM environnement (« audit hydrogéologique et environnemental de l’ISDND des Lauriers à Bagnols en Forêt »).

L’historique des campagnes de reconnaissance est présenté ci-après.


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Etude Date Synthèse

ERG - 2 sondages destructifs à 30m, SD1 et SD2 ;

- 8 coupes géophysiques, P1 à P8 ;

- 7 essais de perméabilité Lugeon dans SD1 et SD2.

EGSOL SUD novembre 2000 - 9 sondages de reconnaissance entre 10m et 15m, SK1 à SK6 et SP1 à SP3 ;

- 12 essais de perméabilité de type Lefranc ;

- 6 essais préssiométriques.

CEBTP décembre 2005 - janvier 2006

- 4 sondages destructifs à 15m de profondeur, SK7 à SK10 ;

- 1 sondage carotté à 30m de profondeur ;

- 19 fouilles à la pelle mécanique ;

- 22 profils sismiques.

GEOLITHE 2007 - 5 sondages préssiométriques (SP1 à SP5) ;

- 5 profils sismiques réfraction couplés à 5 profils de panneaux électriques ;

- 12 sondages à la pelle mécanique (PM1 à PM12) ;

- Essais en laboratoires (GTR).

ERG mission G12

mars 2011 - 6 sondages au pénétromètre dynamique PD1 à PD4, à une profondeur au refus

entre 1,6m et 12,2m ;

- 16 sondages carottés SC1 à SC16, de profondeurs variables comprises entre

11,5m et 21,8m ;

- 18 essais Lugeon sur SC14 à SC16 (6 essais/sondage) ;

- Une campagne géophysique (EDG) ;

- Pose de deux inclinomètres sur SC11 et SC12 et d’un piézomètre sur SC13 ;

- 25 puits de reconnaissance PM1 à PM25 ;

- 16 essais de perméabilité Porchet ;

- Des essais en laboratoire (GTR, cisaillement, compression et traction).

Fondasol mai 2013 - 4 sondages destructifs de 24m de profondeur, SP 101 à 104 ;

- 3 sondages carottés de 24m de profondeur, SC 101 à 103 ;

- Des essais préssiométriques ;

- Des essais au laboratoire (cisaillement).

Hydrogéotechnique mars 2014 - 6 inclinométres (I0 à I5)

- 3 piézomètres (PZ1, PZ2 et PZ4)

Sol Essais mars 2017 - 5 sondages carottés de 15 m (cf annexe 5)

- 6 essais de perméabilité de type Lefranc à charge variable sur F201 et F202

Tableau 1 : Historique des essais de reconnaissance géologique et géotechnique

La carte ci-dessous montre la répartition des sondages réalisés sur le site. Ceux-ci sont denses et couvrent bien l’ensemble du secteur, à l’exception de l’extrémité sud-est du site.


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Figure 7 : Carte de localisation des sondages au droit du site (ISDND du vallon des Pins)

5.4. Synthèse des investigations complémentaires

Bien que la géologie du futur site de l’ISDND du Vallon des Pins soit bien connue grâce aux nombreuses investigations qui ont déjà été réalisées, des reconnaissances complémentaires ont toutefois été engagées pour parfaire cette connaissance

5.4.1. Analyse des coupes géologiques des sondages

Une campagne géologique de terrain a été réalisée du 7 au 8 mars 2017 pour caractériser le substratum et compléter la carte géologique en détaillant certains secteurs stratégiques autour du site. Il a ainsi été effectué un ensemble de mesures nécessaires à l’élaboration de cartes et de coupes géologiques locales. Un ensemble de photos de terrain ont été prises pour décrire visuellement les observations lithologiques et les possibles interprétations structurales. Cinq forages carottés sont en cours de réalisation et sont reportés sur la carte suivante (figure 14). Ils sont nommés F101 à F105 et permettront d’actualiser et de vérifier la lithologie en profondeur sur le site. Ces informations pourront être corrélées à la campagne géologique réalisée.


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Figure 8 : Carte de localisation des prélèvements complémentaires (ISDND du Vallon des

Pins)

5.4.2. Photo interprétation du site

Rhyolites ignimbritiques : On observe sur le terrain deux types de rhyolites différentes correspondant surement à deux épisodes de coulées volcaniques différentes. Ces rhyolites ignimbritiques sont des roches acides qui possèdent des phénocristaux de quartz, de feldspath potassique et de sanidine.


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Figure 9 : Rhyolites ignimbritiques de la vallée des Lauriers

La première rhyolite est dite grise (gauche sur la Erreur ! Source du renvoi introuvable.) et la deuxième rhyolite dite rouge. Cette dernière possède plus de phénocristaux de feldspath alcalins. Dépôts continentaux Permiens : La Figure 10 permet d’observer l’alternance entre bancs gréseux peu compétents et marnes permiennes dites « lie de vin ». Les marnes dominent la série, d’une épaisseur supérieure à 50 m. La compétence des bancs de grès est décrite comme faible et les pendages de ces séries sont globalement faibles à subhorizontaux.

Figure 10 : Dépôts continentaux Permiens

Colluvions / Eboulis de pente : Les colluvions et éboulis de pente sont très présents sur le secteur d’étude. La Figure 11 ci-après montre une épaisseur d’éboulis supérieure à 2 m. Ces éboulis sont composés à 40% de blocs de rhyolite et à 60% d’une matrice de marnes boueuses.


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Figure 11 : Affleurement de colluvions et éboulis de pente

La photo ci-dessus à gauche caractérise la transition entre dépôts continentaux permiens et le remplissage de colluvions quaternaires. On peut voir la présence d’un pendage faible, 20° NE au sein des marnes gréseuses permiennes.

5.4.3. Interprétations de l’analyse géologiques

5.5. Levés cartographiques de la couverture

Les observations géologiques effectuées lors de la campagne de terrain ont permis de dresser une cartographie précise des terrains affleurant sur la zone d’étude (Figure 12).


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Figure 12 : Carte géologique de terrain (ISDND du Vallon des Pins).

Cette carte confirme l’importante présence des colluvions et éboulis de pente qui recouvrent les trois-quarts de la zone. Les rhyolites sont essentiellement situées sur les hauts topographiques. Les dépôts continentaux permiens se trouvent à la base des rhyolites, dans le creux des vallées. Le contact entre marnes, grès permiennes et rhyolite (dans la zone sud-est) est marqué par une brèche. D’après la géomorphologie, on peut faire l’hypothèse que cette brèche serait due à une faille de direction est-ouest. La carte interprétée sans la couverture de colluvions permet de voir une homogénéité des terrains, avec les marnes permiennes à la base et les rhyolites au sommet topographique. Seul un élément tectonique semble présent : une faille est-ouest reportée sur la carte. Une faille nord-sud a été reportée en pointillé sur la carte car mentionnée dans la bibliographie (carte Géologique BRGM), mais aucun indice sur le terrain n’a permis d’attester sa présence.


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Figure 13 : Carte géologique interprétée sans la couverture des colluvions.

5.6. Géologie structurale

D’après les différentes études réalisées (répertoriées ci-dessus, tableau 1), il est prouvé que le Permien se caractérise par une fracturation modérée. On observe essentiellement des failles normales, sub-verticales de deux directions préférentielles, nord-sud et est-ouest aussi visibles à l’échelle régionale. On peut aussi remarquer les failles de direction nord-sud qui décalent peu les terrains au niveau du site de l’étude et possèdent un mouvement décrochant. La plupart des mouvements tectoniques dans le secteur sont limités à des mouvements en décrochements sur les structures préexistantes, correspondant à des failles verticales qui se sont déplacées l’un par rapport à l’autre, uniquement dans le sens horizontal et parallèlement à ces failles. Dans le vallon des Lauriers, comme le montre la carte géologique, on observe une faille normale est-ouest (N085E ; 70N). Dans la zone de faille, on observe une brèche composée d’un remplissage de marnes grises permiennes. Compte tenu de cette observation, la faille ne jouerait pas le rôle de drain d’un point de vue géologique. Les failles nord-sud possèdent des rejets majoritairement horizontaux et non verticaux. En effet, le décalage vertical n’est pas visible pour la supposée faille nord-sud, évoquée dans la bibliographie. Des observations sur la faille est-ouest nous permettent de voir la présence de plans de stries et de brèche de failles.

5.7. Analyse conceptuelle :

La structure générale de la vallée des Lauriers est tabulaire. On retrouve les rhyolites au sommet des dépôts continentaux de marnes et grès permiennes. Dans le détail, des intrusions de rhyolite sont présentes dans la formation marno-gréseuse (Figure 14).


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Figure 14 : Coupe géologique schématique Sud-Nord au droit du site.

5.8. Coupes géologiques

Quatre coupes géologiques ont été réalisées pour cette étude dans le but de connaître la structure

du substratum au droit du site et de déterminer l’épaisseur relative des colluvions. Les coupes

sont notées de « Coupe géologique 1 » à « coupe géologique 4 » et sont visibles sur la carte de

localisation ci-dessous (Figure 15).

Figure 15 : Carte de localisation des coupes sur fond géologique de terrain


16

La coupe géologique 1 (Figure 16) met en évidence la prédominance de dépôts marneux permiens au cœur de la vallée des Lauriers. L’épaisseur de colluvions est faible (entre 0 et 5 m). Sur cette coupe 1, les rhyolites sont présentes uniquement au sommet de la série au nord-est. D’après les mesures de terrains, aucune trace de rhyolite n’est visible en intrusion des marnes permiennes sur cette coupe.

Figure 16 : Coupe géologique 1 : sud-ouest / nord-est

Figure 17 : Coupe géologique 2 : nord-ouest / sud-est

La profondeur maximale des rhyolites est localement mal connue et une incertitude existe. Les

forages carottés de reconnaissance en cours de réalisation permettront de préciser leur

épaisseur. Les coupes 2, 3 et 4 font apparaitre la faille est-ouest à rejet normale.

Figure 18 : Coupe géologique 3 : sud-ouest / nord-est


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La coupe 3 montre la différence de niveau altimétrique entre le bloc de rhyolite nord-est et sud-

ouest. L’épaisseur maximale de rhyolite impose une structure en faille normale faisant

descendre le bloc sud-ouest vers le bas. Cette interprétation est aussi corrélée aux observations

de brèche de faille au droit du site.

Figure 19 : Coupe géologique 4 : ouest-est

En définitive, sur les quatre coupes, comme sur l’ensemble du secteur, le fond de forme proposé

permettra de décaisser entièrement les colluvions et éboulis de pente. Le site sera donc en

contact direct avec le substratum, marneux ou rhyolitique.


18

6. CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

6.1. Nappe d’eau

Le secteur d’étude appartient à la masse d’eau souterraine « Socle Massif de l'Estérel, des Maures et Iles d'Hyères » (FRDG609), comprenant les entités aquifères V1 : 612a, 612b, 612c, 612d et 613.

Figure 20 : Carte de localisation de l’ISDND au sein de la masse d’eau souterraine

FRDG609 « Socle Massif de l’Estérel, des Maures et Iles d’Hyères »

(Source : BRGM – Infoterre)

DG31

8

ISDND

DG52

0

DG13

8

DG13

7

DG20

5 DG51

4

DG34

3

DG40

4

120 km

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Simple_compass_rose.svg


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La masse d’eau souterraine « Socle Massif de l'Estérel, des Maures et Iles d'Hyères », est constituée essentiellement de terrains cristallins et métamorphiques (granite, gneiss, schistes) ou volcaniques (rhyolites, brèches et tufs) d'âge permien. Dans le massif des Maures, les terrains sont parfois recouverts d'alluvions. En terme de circulation de fluide, d’après la notice de la carte géologique du B.R.G.M N°1024 de Fréjus-Cannes, les formations présentes au droit de la zone d’étude sont peu perméables et favorisent plus le ruissellement que l’infiltration. Quelques circulations d'eau souterraine sont possibles dans le socle dans les réseaux de fissures importantes et les principales failles tectoniques. D’après la fiche PAC 13E de la synthèse hydrogéologique de la région PACA (Agence de l’Eau RMC - 2014), les formations cristallines et volcaniques des massifs de l’Esterel et du Tanneron ne comportent pas réellement de réservoir aquifère étendu. Les écoulements sont libres et de type fissural, ils peuvent être très localement poreux en surface dans les arènes. Des ressources en eaux superficielles, locales et discontinues peuvent toutefois exister, en particulier sur des terrains plats perméables intercalés au sein de formations semi-perméables ou imperméables. C’est le cas de l’Estérel dont les terrains volcaniques peuvent être localement perméables, et du massif des Maures lorsque les roches métamorphiques sont altérées en surface. Dans l'ensemble, la ressource est très faible, et très sensible à la sècheresse en raison de son caractère superficiel.

6.2. Perméabilités

Des essais Lefranc ont été réalisés pour apprécier la perméabilité des différentes couches géologiques constituant le vallon des Lauriers :

➢ EGSOL SUD en janvier 2001 (23 essais Lefranc à charge constante) ; ➢ CEBTP en 2005/2006 (22 essais Lefranc à charge variable – dépouillement selon la norme NF

P 92-132) ; ➢ SOL-ESSAIS en 2016 (7 essais Lefranc à charge variable, selon norme XP 30-423).

Les valeurs obtenues sont résumées dans le Tableau 2 ci-après :

Perméabilités mesurée in situ (m/s)

colluvions

grès/pélites altérés/fracturés

grès/pélites sains

Nombre d'essais

5 15 26

min 1.60E-06 3.20E-09 1.70E-09

max 6.80E-06 3.70E-05 9.00E-07

moyenne géométrique

2.60E-06 4.43E-07 1.80E-08

Tableau 2 : Perméabilités mesurées in situ.


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L’altération de la couche superficielle des pélites entraîne une augmentation de la perméabilité sur les premiers mètres d’une valeur comprise entre 3,1.10-7 à 3,7.10-5 m/s. Deux valeurs inhabituelles ont été retirées des résultats ci-dessus (2,1.10-4 et 3,2.10-9 m/s) leurs valeurs n’étant pas représentatives de ces terrains et peuvent être provoquées par une fracturation locale plus marquée.

L’étude hydrogéologique HGM (2010) a décrit la couverture colluviale du socle Permien, de perméabilité faible à nulle, qui est cohérent avec les valeurs inférieures à la perméabilité inférieure à 1.10-6 m/s. L’altération de ces formations peut toutefois entraîner une perméabilité plus élevée dans la partie superficielle. Les formations rhyolitiques possèdent aussi une perméabilité inférieure à 10-6

m/s.

6.3. Observations de terrain

Les eaux pluviales sont susceptibles de s’infiltrer dans les formations colluviales de recouvrement. Les écoulements souterrains sont ensuite drainés par le vallon des Lauriers. Plusieurs sources ont été observées au droit de ce vallon des Lauriers au niveau des zones de rupture de pente (pistes forestières notamment), au contact entre colluvions et marnes permiennes. L'eau circulerait ainsi dans l’ensemble de la couverture sédimentaire récente intégrant les éboulis ryolitiques et les colluvions. Trois sources significatives ont été observées sur le site du Vallon des Pins dans les colluvions puis ces eaux rejoignent le Ronflon. Cette eau pourrait ainsi provenir des rhyolites, drainées par la faille puis par les colluvions au niveau d’une rupture de pente majeure. Les seules venues d’eau observées l’ont été dans les colluvions, en zone de forte pente (figure 33).

Figure 21 : Source temporaire dans les colluvions en rupture de pente (sud du site du Vallon

des Pins)


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Figure 22 : Venue d’eau dans les colluvions (d’après HGM 2010).

6.4. Piézomètres

Des investigations hydrogéologiques complémentaires ont été réalisées en décembre 2015 avec l’implantation de quatre piézomètres (Pz-S4-1 à 4) dont les profondeurs sont comprises entre 8 et 15 m. Le tableau ci-après récapitule les investigations :

Tableau 3 : Investigation et piézomètre au droit du site

Les cotes NGF approximatives de la nappe contenue dans l'horizon superficiel sont les suivantes :

Nomenclature Altitude de la nappe (m NGF)

Pz S4-1 285

Pz S4-2 228

Pz S4-3 260

Pz S4-4 194

Pz2 243

Pz11 245

Tableau 4 : Niveau de nappe sur les piézomètres

NomenclaturePosition GPS

(latitude/longitude)

Altitude

apporximative

(en m NGF)

profondeur

du forage

(en m/sol)

diamètre du piézomètre

Nombre de

prélèvement

pour analyse

chimique

Nombre de

prélèvement

pour analyse

bactériologique

14/12/2015 28/02/2017

Pz 2 (SK3)N43 31 030

E006 42 842247 5 2,8 4,5 Ø ≈ 30 0 0

Pz 11 (SK6)N43 30 910

E006 42 943259 28,75 27,59 28,35 Ø ≈ 120 0 0

Pz 1 N43 30 539

E006 42 392186 28,65 2,55 1,96 Ø ≈ 75 14 6

Pz S4-1N43 31 1735

E006 42 8583294 14,15 9,16 8,07 Ø : 52/60 14 6

Pz S4-2N43 31 023

E00643060239 14,03 11,07 8,02 Ø : 52/60 14 6

Pz S4-3N43 30 574

E006 42471269 10,8 9,35 10,4 Ø ≈ 52/60 0 0

Pz S4-4N43 30 570

E006 42436199 8,71 5,02 5,42 Ø ≈ 52/60 14 6

Niveau statique

(en m/sol)


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La carte suivante permet d’illustrer le sens des écoulements au sein des colluvions. Aucun écoulement n’est présent dans les deux faciès de substratum.

Figure 23: Carte des écoulements dans les réservoirs de surface de la vallée des Lauriers.

6.5. Synthèse hydrogéologique

Le site se caractérise d’un point de vue hydrogéologique par :

• un substratum épais de marnes pélitiques et rhyolite de coefficient de perméabilité inférieur à 10-6 m/s (rhyolites) et 5.10-7m/s (marnes pélitiques). Une perméabilité de fractures peut néanmoins exister dans les horizons rhyolitiques ;

• des formations superficielles (colluvions et éboulis) perméables, d’épaisseurs variables (0 à 5 m) favorisant un écoulement gravitaire peu profond sur le substratum.

L’ensemble des eaux pluviales du vallon des Lauriers est naturellement drainé par le réseau hydrographique dont le ruisseau des Lauriers constitue le collecteur général.

Au vu des investigations, la faille est-ouest ne semble pas jouer un rôle assez important pour intervenir dans les écoulements superficiels. La zone de faille est supposée étanche d’après les relevées. Aucune faille drainante n’a pas été observée dans les sédiments permiens.


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7. RAPPEL DU PRINCIPE D’EQUIVALENCE

Si par le passé, l’équivalence était évaluée sur la base du temps nécessaire pour qu’une goutte d’eau s’écoule, sous un gradient hydraulique unitaire, depuis le sommet de la barrière passive jusqu’à sa base, elle est estimée désormais en termes d’impact potentiel du site de stockage sur une ressource en eau souterraine sous-jacente. Pour ce faire, les phénomènes à prendre en compte pour la migration des polluants sont, d’une part, la convection et d’autre part, la diffusion-dispersion.

Pour le législateur, l’équivalence a pour objectif de permettre à l’exploitant d’apporter des garanties suffisantes pour la protection de l’environnement dans des situations qui ne se prêtent pas naturellement aux prescriptions réglementaires. L’équivalence ne doit donc pas être considérée simplement comme un moyen d’améliorer la rentabilité économique du stockage (réduction des coûts des matériaux et/ou de leur mise en œuvre, etc.), mais doit être motivée techniquement.

NB : La présente note présente une justification d’équivalence pour les flancs du stockage uniquement. Aucune variante aux prescriptions de l’arrêté ministériel du 15/02/16 pour la barrière passive en fond n’est envisagée pour ce projet.

En effet la formation de colluvions sera excavée dans le cadre du projet afin de disposer d'une couche de perméabilité inférieure à 10-6 m/s sur une épaisseur minimale de 5 m assurée par les sédiments permiens et rhyolites peu altérés.

8. METHODOLOGIE

L’équivalence entre deux barrières passives ne doit pas être considérée uniquement en termes de temps de transfert, mais surtout en termes d’impact potentiel du site sur une ressource en eau souterraine. Ainsi, deux systèmes de barrières pourront être jugés équivalents lorsque les concentrations maximales induites dans les eaux souterraines sont les mêmes.

Le flux de pollution provenant des déchets a une composante dite « convective » (liée à un gradient hydraulique) et une composante dite « diffusive-dispersive » (liée à un gradient de concentration) : il est désormais bien établi que l’un des principaux mécanismes qui contrôle la migration des polluants à travers les barrières peu perméables est la diffusion moléculaire (cf. Shackelford, 19883 ou Johnson et al., 19894).

L’équation classique de transport des polluants par advection et diffusion-dispersion en une dimension est :

0x

CD

x

Cv

t

C2

2

(1)

où : C est la concentration du soluté au point x et à la date t ; D est le coefficient de diffusion-dispersion ; v est la vitesse moyenne de l’eau.

Pour les besoins de comparaison entre les dispositifs, les concentrations calculées dans les eaux souterraines sont des concentrations relatives : ainsi, la concentration à la source est prise égale à 1

3 Shackelford, C., 1988. Diffusion as a transport process in fine-grained barrier materials. Geotechnical News, vol.

6, n° 2. 4 Johnson, R., Cherry, J., Pankow, J., 1989. Diffusive contaminant transport in natural clay : a field example and

implications for clay-lined waste disposal sites. Environmental Science & Technology, vol. 23.


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g/m3. En particulier, il n’est pas possible de comparer ces valeurs avec d’éventuelles valeurs guides, ce qui nécessiterait le calcul de concentrations absolues.

Notons par ailleurs que les calculs présentés considèrent l’équivalence uniquement sous l’angle des transferts hydro-dispersifs : ils ne prennent pas en compte une éventuelle interaction chimique entre les lixiviats et les matériaux mis en œuvre.

Dans le cadre du calcul d’équivalence dans les talus, les calculs hydro-dispersifs sont mis en œuvre à l’aide des modèles SEEP/W et CTRAN/W édités par GEOSLOPE International (version 7.14), en coupes verticales.

SEEP/W est une méthode aux éléments finis utilisée pour modéliser les écoulements à travers un matériau poreux. Il est couplé avec CTRAN/W qui modélise le transport des polluants.

9. AMENAGEMENTS ET DISPOSITIFS ENVISAGES

L’article 8 de l’arrêté ministériel du 15 février 2016 préconise :

La protection du sol, des eaux souterraines et de la surface est assurée par une barrière géologique dite « barrière de sécurité passive » constituée du terrain naturel en l’état répondant aux critères suivants :

- le fond d’un casier présente, de haut en bas, une couche de perméabilité inférieure ou égale à 1.10-9 m/s sur au moins 1 mètre d’épaisseur et une couche de perméabilité inférieure ou égale à 1.106

m/s sur au moins 5 mètres d’épaisseur ;

- les flancs du casier présentent une perméabilité inférieure ou égale à 1.10-9 m/s sur au moins 1 mètre d’épaisseur.

Lorsque la barrière géologique ne répond pas naturellement aux conditions précitées, elle peut être complétée artificiellement et renforcée par d’autres moyens présentant une protection équivalente. L’épaisseur de la barrière ainsi reconstituée ne doit pas être inférieure à 1 mètre pour le fond de forme et 0,5 mètre pour les flancs jusqu'à une hauteur de deux mètres par rapport au fond.

L’ensemble des éléments relatifs à l’équivalence de la barrière de sécurité passive est décrit dans la demande d’autorisation d’exploiter.

Deux barrières passives en flanc sont étudiées et comparées dans ce rapport. La coupe-type retenue est la coupe 1 (cf. paragraphe 5.8) :

DISPOSITIF 1 (type Arrêté Ministériel 15 février 2016) :

1 m de matériaux argileux de perméabilité inférieure ou égale à 1.10-9 m/s sur le fond et les flancs.


25

Figure 24 – Dispositif 1 type arrêté ministériel.

DISPOSITIF 2 :

1 m de matériaux argileux de perméabilité inférieure ou égale à 1.10-9 m/s jusqu’à 2 m de hauteur par rapport au fond du casier recouverts d’un géosynthétique bentonitique de perméabilité inférieure à 5.10-11 m/s d’une épaisseur de 6 mm, qui recouvrira par la suite la totalité du flanc.

Figure 25 – Dispositif 2 avec géosynthétique bentonitique.

En l’absence de cible identifiée, le point de mesure a été choisi de manière conservatoire : à proximité immédiate et au-dessous de la source .

10. MISE EN ŒUVRE DES CALCULS D’EQUIVALENCE

L’équivalence de la barrière passive en flanc de casier est calculée dans le cas d’une défaillance totale de la barrière active et de l’établissement d’une nappe perchée dans le massif de déchets, 5 m au-dessus du fond de forme. La charge hydraulique prise en compte correspond à une hauteur d’eau de 1 m.

Nappe perchée dans les déchets

Point de mesure

GSB

Marnes Permien Argile


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Les tableaux suivants rassemblent les différentes caractéristiques des couches nécessaires à la mise en œuvre des calculs.

Épaisseur (m) Perméabilité (m/s)

Matériaux argileux 1 1.10-9

Substratum marneux talus 3,7.10-5

Tableau 3 : Caractéristiques des différentes couches du dispositif 1.

Une perméabilité de 3,7.10-5 m/s est retenue pour le substratum. Cette valeur est le maximum des perméabilités mesurées dans les franges altérées ou fracturées des grès et marnes pélitiques. La frange altérée étant située dans les premiers mètres du substratum et souvent purgés dans le projet, il s’agit d’une valeur sécuritaire.

Épaisseur (m) Perméabilité (m/s)

GSB 0,006 5.10-11

Matériaux argileux 1 m (sur 2 m de hauteur) 1.10-9

Substratum marneux talus 3,7.10-5 Tableau 4 : Caractéristiques des différentes couches du dispositif 2.


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11. RESULTATS

Les résultats des calculs pour les dispositifs 1 et 2 sont présentés dans le graphique suivant. Les courbes ont été calculées par le modèle numérique, au point de mesure précisé ci-dessus. Il apparaît clairement que le dispositif en variante présente des concentration inférieures à celle du dispositif de l’Arrêté Ministériel tout au long de la période considérée et jusqu’à atteinte des paliers.

Figure 26 : Évolution de la concentration relative au point de mesure en fonction du temps

(années)


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Les figures suivantes montrent l’état du panache en régime permanent au bout de 300 ans, pour chacun des dispositifs. Il s’agit de concentrations relatives, comprises entre 0,2 et 1 du bleu clair au bleu foncé.

Figure 27 : Panache de concentration à 300 ans – Dispositif 1 (haut) et dispositif 2 (bas).

Au vu des résultats obtenus, en termes de concentration au palier et d’évolution du panache, il apparaît que le dispositif 2, avec mise en place d’un GSB, est au moins équivalent au dispositif type arrêté ministériel.

Point d’observation


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12. PRESCRIPTIONS DE MISE EN ŒUVRE

12.1. Aptitude des matériaux à être utilisé comme composante d’une barrière reconstituée

L’exploitant, dans son CCTP de Travaux pour la mise en place des 1 m de matériaux rapportés (pied de talus) demandera une étude d’identification par un laboratoire indépendant de l’entreprise.

Cette identification comportera au minimum les essais suivants :

classification GTR : teneur en eau naturelle, poids volumique, argilosité (valeur de bleu) et granulométrie ;

essais de compactage PROCTOR ;

mesure de perméabilité réalisée sur un échantillon compacté à une densité proche de l’optimum et légèrement plus humide que la teneur en eau de l’optimum avec ou sans traitement ;

teneur en CaCO3.

Dans une hypothèse de traitement des matériaux par ajout d’argile en poudre (bentonite) le rapport comprendra en plus les résultats suivants :

nature du traitement ;

pourcentage et type de matériaux utilisés ;

essais de compactage PROCTOR sur matériau traité ;

mesure de perméabilité réalisée sur un échantillon traité compacté à une densité proche de l’optimum et légèrement plus humide que la teneur en eau de l’optimum.

Le laboratoire fournira à un tiers expert contrôleur extérieur ou au maître d’œuvre pour agrément un rapport de résultats comportant :

l’origine du matériau ;

sa nature géologique ;

les résultats des essais de laboratoire décrits ci-dessus.

12.2. Prescription de mise en œuvre de la couche supérieure

L’exploitant, dans son CCTP de Travaux pour la mise en place des 1 m de matériaux supérieurs en pied de talus demandera la réalisation par l’entreprise de planches d’essais sous le contrôle extérieur d’un bureau d’étude tiers compétent.

Ces planches d’essais ont pour objet de définir les moyens (engins et compacteurs) et la méthode de mise en œuvre des matériaux et du traitement si nécessaire.

La mise en œuvre des matériaux s’effectuera selon les règles de l’art en vigueur qui sont définies dans le guide normatif BP X 30-438 « Guide de bonnes pratiques pour les


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reconnaissances géologiques, hydrogéologiques et géotechniques de sites d’installation de stockage de déchets » de novembre 2009.

12.3. Prescription de mise en œuvre du GSB

Le géosynthétique bentonitique à mettre en place sur les flancs afin de constituer une équivalence en termes de barrière de sécurité passive devra avoir les caractéristiques minimales énoncées dans le Tableau 7 :

Tableau 7 : spécifications requises pour le GSB

Caractéristiques Références Valeurs requises

Masse surfacique NF EN 14196 ≥ 5,3 kg/m² à teneur en eau naturelle

Masse surfacique de bentonite NF EN 14196 ≥ 5 kg/m² à 0 % de teneur en eau en tout point du produit

Epaisseur - ≥ 6 mm sous 160 kPa

Minéralogie - Bentonite sodique naturelle avec teneur en smectite ≥ 70%

Perméabilité et flux sous contrainte XP P 84-705 Perméabilité ≤ 5.10-11 m/s Flux ≤ 5. 10-10 m3/m²/s sous 160 kPa et 30 cm de charge

Résistance au pelage EN ISO 13426-2 ≥ 7000 N/m

Proportion de CaCO3 * NF P 94-048 ≤ 5% pondéral

Indice de Gonflement libre * XP P 84-703 ≥ 24 cm3/2g

Capacité d’Echange Cationique (CEC) *

NF X 31.130 ≥ 70 meq/100 g

Résistance à la traction EN ISO 10319 ≥ 12 kN/m

Poinçonnement statique NF EN ISO 12236 ≥ 3000 N

* Ces paramètres sont des indicateurs recommandés suite au projet LIXAR2 et qui permettent de réaliser une estimation de la perméabilité du GSB à k<5.10-11 m/s sous 160 kPa, cette dernière étant l’un des paramètres utilisés pour calcul d’équivalence.

Un contrôle extérieur sera réalisé sur le ou les lots approvisionnés sur site.

La surface du fond de l’alvéole devra être apte à accueillir le géosynthétique bentonitique. Tout élément à forme agressive devra être préalablement retiré.

Le renforcement de la barrière passive en flancs de casiers sera assuré par un géosynthétique bentonitique (GSB) aiguilleté, dont les caractéristiques minimales seront :


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Le recouvrement sur talus des lés de GSB sera de 0,4 m au minimum.

12.4. Contrôle de mise en œuvre de la couche rapportée

Le contrôle extérieur portera sur :

Le suivi de la planche d’essais de compactage afin de valider les choix de l’entreprise (énergie de compactage ; épaisseur des couches), la réalisation d’au moins 2 essais sur la planche d’essai à l’infiltromètre simple anneau conformément à la norme NF X30-420 et 2 essais au perméamètre en forage fermé suivant la norme NF X 30-423 ou 424 ou 425 ;

Le contrôle de l’homogénéité de la couche rapportée avec la réalisation du contrôle de compactage au gamma-densimètre ;

Le contrôle de la conformité de la perméabilité des matériaux :

o par essais de perméabilité à l’anneau simple fermé conformément à la norme NF X30-420, à raison de 1 essai par 1000 m2 uniformément répartis dans le casier sur les différentes sous-couches du mètre reconstitué ;

o par essais de perméabilité à charge variable en forage fermé conformément à la norme NF X30-423 ou 424 ou 425, à raison de 1 essai par 1000 m2 uniformément répartis dans le casier et sur toute l’épaisseur de la barrière retranchée des bouchons supérieurs et inférieurs du dispositif.

12.5. Contrôle de mise en œuvre du GSB

Le contrôleur extérieur donnera un avis sur les résultats des essais au laboratoire réalisés dans le cadre du contrôle externe à la charge de l’entreprise, concernant :

la masse de bentonite par unité surfacique du GSB selon norme NF EN 14 196 (1 essai pour 5 000 m² et par lot de fabrication) ;

la vérification de la nature de la bentonite sodique naturelle par la réalisation de dosages isotopiques 13C/12C et 18O/16O (1 essai par lot).

la vérification de la proportion de CaCO3 selon norme NF P 94-048, de l’Indice de Gonflement libre (IG) selon la norme XP P 84-703 (≥ 24 cm3/2g), la Capacité d’Echange Cationique(CEC) selon norme NF X 31 130 (1 série d’essai pour 5 000 m²)

Le contrôleur extérieur lors de ses visites inopinées donnera un avis sur la pose de ce produit.


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13. CONCLUSION

L’article 8 de l’Arrêté Ministériel du 15 février 2016 préconise la mise en place d’un mètre de matériaux argileux de perméabilité inférieure ou égale à 1.10-9 m/s au niveau des flancs de casier.

Afin de déterminer l’équivalence, en termes d’impact sur la ressource en eau, à la barrière passive préconisée par l’Arrêté Ministériel, Antea Group a étudié la barrière passive suivante, constituée de d’un géosynthétique bentonitique de perméabilité inférieure à 5.10-11 m/s et d’une épaisseur de 6 mm sous 160 kPa au niveau des flancs, à partir de 2 m au-dessus du fond de forme.

Le calcul d’équivalence est estimé en termes d’impacts potentiels du site de stockage sur une ressource en eau souterraine sous-jacente.

En conclusion de l’étude, il s’avère que le dispositif décrit ci-dessus est au moins équivalent à la barrière passive préconisée par l’arrêté ministériel pour les flancs de casiers.

__________________________ Antea Group __________________________

Communauté de Communes du Pays de Fayence Dossier de demande d’autorisation d’exploiter

ISDND du Vallon des Pins – Commune de Bagnols-en-Forêt (83) Pièce 2 – Dossier administratif et technique- Rapport n° 88279/C

Annexe 5 :

Dossier de plans techniques

__________________________ Antea Group __________________________



Annexe 5a : Plans de phasage d’exploitation : phase 1

__________________________ Antea Group __________________________



Annexe 5b : Plans de phasage d’exploitation : phase 2

Documents

Contexte géologique régional - var.gouv.fr · ongloméats g ossies, d’akoses vetes et de pélites ouges, gises ou lai es. Le caractère détritique de ces dépôts laisse supposer