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Solution-mined salt caverns for the disposal of hazardous chemical wastes

  • M. Langer
  • M. Wallner
Management of Hazardous Chemical Waste Sites

Abstract

The need for storage caverns (oil, gas) and depositories (radioactive waste, toxic chemical waste) is rising world-wide. Rock salt (halite) formations are particularly suitable for the construction of cavities for such purposes. Rock salt is practically impermeable to gases and liquids. The solution mining method provides the means for the creation of large storage capacities at economic costs and, due to its favourable geomechanical properties, halite remains stable over long periods of time without support. Moreover, it can be shown that underground depositories in salt are safer from an environmental point of view compared with conventional depositories in shallow ground.

Howover, safety analysis has to be carried out in each case based on specific site-investigated data. The geotechnical behavior of rock salt is well-known, with sufficient details for dimensioning purposes. For liquid-filled cavities, long-term sealing from the biosphere is of particular cementation has to be proved and it must be shown that the natural pressure rise in the closed cavity due to long-term convergence does not exceed the frac pressure. It is shown that the risk of hydraulic fracturing can be calculated with the aid of finite element computations. Hydraulic fracturing depends on the height and depth of the cavity as well as on the pressure increase rate.

Keywords

Halite Hydraulic Fracture Rock Salt Carnallite Salt Cavern 

Réalisation de cavités par dissolution du sel pour la mise en dépôt de déchets chimiques dangereux

Résumé

Le besoin en cavités en vue du stockage (pétrole, gaz) ou de la mise en dépôt (déchets radio-actifs, déchets chimiques toxiques) s'accroît dans le monde entier. Les formations salines (halite) conviennent particulièrement bien à la réalisation de cavités pour de tels usages. Les roches salines sont pratiquement imperméables aux gaz et aux liquides. La réalisation de cavités par dissolution donne les moyens de créer de vastes volumes de stockage à des coûts économiquement intéressants et, en raison de ses propriétés géomécaniques favorables, la halite reste stable sans soutènement pendant de très longues périodes. De plus, on peut démontrer que les mises en dépôt souterraines dans le sel sont plus sûres pour l'environnement que les mises en dépôt classiques à faible profondeur.

Cependant il est nécessaire de mener des études spécifiques sur chaque site en vue d'analyser la sécurité. Le comportement géotechnique du sel est bien connu, avec une précision suffisante pour le dimensionnement des cavités. Pour les cavités remplies de liquide, l'isolation à long terme de la biosphère est particulièrement intéressante. Dans ce cas, les points suivants doivent particulièrement retenir l'attention: l'étanchéité permanente de l'obturation des trous de forage doit être assurée et il faut vérifier que l'augmentation naturelle de la pression dans la cavité fermée, due à la convergence dans le temps, ne dépasse pas la pression de fracturation. On montre que le risque de fracturation hydraulique peut être calculé à l'aide des éléments finis. Elle dépend de la hauteur et de la profondeur de la cavité ainsi que du taux d'augmentation de la pression.

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Copyright information

© International Association of Engineering Geology 1988

Authors and Affiliations

  • M. Langer
    • 1
  • M. Wallner
    • 1
  1. 1.Bundesantalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Alfred Benz HausHannover 51FRG

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