Inflöde till underjordsanläggningar i kristallin berggrund sker vanligtvis genom sprickor. I bergmassan, som har en låg vattengenomsläpplighet, agerar sprickorna huvudvägar för grundvattenflöde. Detta då dessa har en mycket större genomsläpplighet än det intakta och ospruckna berget.

Huvudsaklig forskarorganisation: SKB
Forskningsområde: Omgivningspåverkan med avseende på grundvatten, deformationer och vibrationer
Doktorandprojekt, Huvudhandledare: Andrew Frampton (Stockholms universitet)
Projektstart: 2021
Finansiering: 2 844 000 kr

På grund av förändringar i spänningarna runt ett berguttag, till exempel en tunnel, kan deformationer uppstå.

Dessa deformationer kan orsaka att nya sprickor bildas eller att existerande sprickors vattenförande och mekaniska egenskaper förändras. Detta i sin tur kan leda till förändringar i flödesmönstret, såsom ökade inflöden och stor variation i den rumsliga fördelningen av inläckagepunkter i tunnlar och schakt. Av särskilt intresse är förändringar i spänningsfältet inom den störda zonen, dvs bergvolymen närmast berguttaget, kallad EDZ (Excavation Damaged Zone). Denna störda zon uppstår på grund av samspelet mellan spänningsfält, bergmassans (inklusive sprickornas) egenskaper och den geometrisk utformning av berguttaget, oavsett uttagsmetod.

Denna studie studerar förändringar i spänningsfältet inom den störda zonen, orsakade av berguttag, och hur dessa förändringar påverkar sprickors flödesmönster genom den spruckna bergmassan. Specifikt ligger fokus på effekter som beror på spänningsförändringar, orsakade av berguttag i en sprucken bergmassa, med användning av numeriska diskreta spricknätverksmodeller (DFN, Discrete Fracture Network).

Eftersom inflöden till underjordsanläggningar i allmänhet förekommer i mycket lokaliserade punkter eller längs med sprickspår är användandet av DFN-modeller nyckeln till beskrivningen av grundvattenflödet. Att förstå förändringarna i den lokala sprickskalan är därför nödvändigt för att kunna göra förutsägelser i den större systemskalan.

En artikel för de som vill fördjupa sig är ”Analysis and Generation of Rough-Surfaced Fractures with Variable Aperture Based on Self-Affine Methods Using Surface Scan Measurements” av Brandon Stock och Andrew Frampton.

Forskare i studien

Brandon Stock är doktorand vid Stockholms universitet.

Studien bemannas av Brandon Stock, Martin Stigsson, Andrew Frampton, Diego Mas-Ivars, Jan-Olof Selroos och Tomas Bym och stöds därtill av en referensgrupp bestående av Åsa Fransson, Paula Kosunen, Fredrik Johansson, Erik Toller, Niclas Bockgård och Patrik Vidstrand