Sammanfattning
(Scrol down for Summary)
Stora forskningsinsatser på injektering har utförts inom Sverige de senaste 30 åren. Forskningen har i huvudsak varit inriktad på nyproduktion av bergtunnlar/bergrum och främst som förinjektering, dvs injektering av berget före berguttaget. Trots framsteg gällande design och utförande av injektering blir alla borrhål inte alltid täta. Detta projekt ämnar finna möjliga förklaringar till varför borrhål kan läcka trots att de injekterats. Tonvikten i förklaringsmodellen ligger främst på erosion av injekteringsmedel. Modellen baseras på den hydrauliska tryckgradienten som verkar i sprickor med flödande vatten.
Omfattande fältarbeten i form av att täta ett tidigare läckande borrhål har utförts. Med ordinarie försök samt de två tester inom ramen för detta projekt, gjordes totalt fem tätningsinsatser i ett och samma borrhål. Två av dessa var av typen ”kontrollerade misslyckanden” där tolkningen av den förväntade skjuvkraften från vatten jämfördes med känd skjuvhållfasthet på injekteringsmedlet (här både cementbruk och silica sol).
Laboratorieförsök i sprickmodell utfördes med syftet att påvisa redan kända teorier kring ”bakåtflöde” och erosion av cementbruk. Filmupptagningarna av testerna visar på hur ett kanalflöde sker i en injekteringsplym samt vart den initieras. Förståelsen kring hur ett material eroderar har förbättrats och från detta har även förslag på injekteringsdesign för att undvika erosion av injekteringsmedel vidareutvecklats.
Att ytterligare förstå materialmodeller för injekteringsmedel behöver utvecklas för att riktigt kunna säga hur erosion sker och vilka faktiska krafter som verkar. I projektet har skjuvkraft använts genomgående trots att det fundamentalt förhåller sig att vatten inte kan utgöra en kraft, ty en newtonvätska saknar skjuvspänning.
Summary
Great research efforts have been spent on grouting in Sweden the last 30 years. The research main focus has been on new tunnels and caverns and mainly on pre-grouting. Pre-grouting is a process that is done before excavation. With the progress related to design and execution of grouting still not every borehole gets sealed. This project aims to find possible explanations to why borehole leak even if they are grouted. The emphasis in the explanation lies mainly on erosion of grout. The conceptual model is based on hydraulic gradient that acts in fractures with flowing water.
Extensive field work has been put on sealing a former leaking borehole. With former trials on grouting the borehole and the two tests conducted within the frame of this research project, a total of five grouting rounds of the same borehole has been carried out. Two of the trials was in the shape of “controlled failures” where the interpretation of the expected shear force from water was compared with known shear strength of the grout (here both cement grout and silica sol).
Laboratory studies in a fracture model was conducted to show already known theories for “backflow” and erosion of cement grout. The captured movies of the tests reveal how a channel flow is developed in the grouting plyme as well where it is initiated. The understanding on how a flowing material erodes has been improved and from this suggestions on how grouting design can be conducted in order to avoid erosion has been further developed.
To further understand how material models of grout needs to be further understood to clarify the initiating of the erosion and what actual forces take part of the process. Throughout the project the shear force has been used even though that fundamentally water cannot exhibit a shear force since it behaves like a Newtonian liquid.