docmin - Trafikverket
download 
Report Transcription
min - Trafikverket
GeoEngineering Division INJEKTERINGSDESIGN APPLICERAT PÅ Å PROJEKT HALLANDSÅS Johan Funehag, Chalmers/Tyrens Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division DESIGN - BESKRIVNING AV BERGET - - Vad skall uppnås Förutsättningar (släpp stolpen och kom i matchen! Som en känd Skanska påg sa till mig) - INJEKTERINGSTEKNIK - Tryck, tider Geometrier - BRUKSVAL - Egenskaper hellre än recept KONTROLLER - förändringar uppdatreingar förändringar, Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Hydrogeologi/bergmassa Fastställ maximalt tillåtet inflöde Befintliga data/anläggningskännedom Geometri/injekteringsmedel/teknik Gör förundersökningar Förutsättningar Bestäm minsta respektive största hydrauliska sprickvidd som ska tätas Beskriv spricknät/sprickorientering Beskriv fördelning av spricktransmissiviteter Beskriv fördelning av hydrauliska sprickvidder Beräkna inflödet utan injektering Välj injekteringsmedelstyper Välj skärmgeometri, matcha injekteringstid och tryck mot erforderlig inträngningslängd, beakta risken för erosion Fullborda designen genom att specificera kontroller och åtgärder Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv Ansätt preliminär skärmgeometri och den tätade zonens utbredning GeoEngineering Division Dimensionerande sprickvidd, bmin Inträngningslängd, I Idim c- avstånd, borrhål ∆p Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Inträngningslängd och vad som styr Jämvikt vid slut T k på Tryck å bruk, b k längd, lä d skjuvspänning kj ä i = Vattentryck, V tt t k längd lä d Pg Söker en balans Sök b l i systemet t t Snabbt i början, sedan saktare och saktare Pg g Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Inträngningslängd och vad som styr Vatten - Viskositeten styr hastigheten - Skjuvgränsen Skj ger oss ett tydligt dli stopp - Trycket styr hur långt vi kommer - Tiden Tid säger ä att tt vii nått ått tillräckligt till ä kli t långt lå t Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Iterativ process för att nå en “optimering” Tätad zon Injekteringstid Borrhålsavstånd Val av skärmgeometri och injekteringsteknik Praktiska restriktioner Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv Inträngningslängd Injekteringstryck j g y GeoEngineering Division Några begrepp Injekteringshål nr. 1 Sprickvidd Injekteringen överlappas Inträngningslängd, I 0,2 mm ~I/2 0,1m ~ I/4 0,05 mm ~ I/8 0,025 0 025 mm Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv Injekteringshål nr. 2 GeoEngineering Division Vad vill få fram Berget - Minsta Mi t nödvändiga öd ä di spricka i k att tt täta, tät bdim IInjekteringsteknik j kt i t k ik - Tryck, ∆p, effektiva injekteringstiden, t Bruket - Viskositet, Viskositet µg, skjuvgräns, skjuvgräns τ0 Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Den dimensionerande inträngningslängden, Idim Beräkning av I i den minsta sprickvidden ger då vissa saker - Längre inträngningslängd i större sprickor, men kan vara för lång! - Svårt att nå fullständig I beroende på förutsättningar - Borrhål kan läcka, om än lite, efter injektering. De mindre sprickvidderna som inte tätats Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Räcker det att få det tätt mellan borrhålen TASS tunneln, Innanför kontur, (Äspö, 2008); nej Finland, Posiva, Innanför kontur (Olkiluoto, 2011); nejj Hallandsås (2010); (2010) nej Törnskogstunneln; Ja Ja, Nygårdstunneln; Ja, Ja Sjökullentunnlarna; Ja Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division VAD VILL VI ÅSTADKOMMA ÅSTADKOMMA, DESIGN Tätad zon och inläckaget g till tunneln Factor ffor reductiion of infloow to tunn nel 18 16 Tätad zon 14 12 10 Faktor 10 8 Faktor 50 Faktor 100 6 4 2 0 0 2 4 6 8 Thickness of the sealed zone Vi behöver en inträngsningslängd, I på minst 10 m! Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv 10 Inläckaget utan injektering=250 injektering=250350 l/s (1521m3/min) GeoEngineering Division VAD VILL VI ÅSTADKOMMA ÅSTADKOMMA, DESIGN Modell: Kontinuum, (“homogen sand”) Tätad zon 10 m Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division VAD VILL VI ÅSTADKOMMA ÅSTADKOMMA, DESIGN Hur får vi inträngningslängden? 100,0 Pene etration (m) 10,0 1,0 0,1 0 20 40 60 80 100 Injection time (min) Fracture aperture (mym) 450 80 Minimum penetration injection time Detta nås med vissa egenskaper på bruket (τ0= 3Pa, µ=20 mPas) Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv 10 m i 80 µm fås då - 3,5 3 5 MPa och 55 min - 4 MPa och 45 min - 4,5 MPA och 35 min - Osv. Alltså “RTGC” RTGC the hard way GeoEngineering Division 70 60 50 40 Pressure Flow 30 20 10 0 12:50:24 13:19:12 13:48:00 Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv 14:16:48 14:45:36 15:14:24 GeoEngineering Division Implementering till stuff Drill until ∑flow =8l/s or 30 m in length Pressure builds up within 4 m3 ? Start with Type 1 Yes OP=4,5 MPa, 35 minutes OP Overpressure, OP=Overpressure, GA=GroutAid Continue with this base design, until il 35 minutes i or 7 m3 N No Change g to Type yp 2,, 10% GA : OP=4,5 MPa and 30 minutes Yes Lower Pressure: OP down 1 MPa and increase time with 10 minutes No Continue with base design During grouting Large grouttake= can’t keep pressure nor time. Sudden pressure drop Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Implementering till stuff Observations after grouting Boreholes are flushed out when removing packer No Keep base design and curing time Yes Regrout borehole with Type 2 following previuos chart Minimum curing time before removing packers Type 1 grout: 6 hours Type 2 grout: 4 hours Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Kontroller, Observationer, uppdatering Längre inträngningslängd, I: 1) Öka tryck 2) Öka Ök injekteringstid i j kt i tid 3) Ändra brukegenskaper, mer lättflytande 4) Observera och uppdatera igen Det här måste göras på plats och under pågående injektering. Viktigt med kommunikation och förståelse. En riktig utmaning Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Borrhålet spolas ur //“Backflow” Backflow” from borehole/ - Självklara åtgärden, låt packern sitta kvar länge Tidspress! TBM inom 3 timmar, timmar Långhålsborrningen innan nästa skift Jämviktsekvation Förenklade villkor; ingen hänsyn tagen till härdningen av bruket Sk kjuvhållfasthet [[Pa] Backflow from borehole 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 M håll d Tau0 Mothållande: T 0 för fö en viss i längd lä d Pådrivande: vattentrycket över en viss längd 0 5 10 15 20 25 Längd på borrhål [m] Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv 30 35 40 w grb hw 2 l GeoEngineering Division Fingering/“Backflow” Fingering/ Backflow” from fracture/ Vattenström motsvarande en gradient på 10 m/m Inj medel; Myanit (inert) 2Pa skjuvgräns Spricka 200-400 Spricka, 200 400 µm Injekterat j till en viss Längd. Sedan stängs ventilen Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division Hydraulisk gradient, dh dr Jämför med Darcýs lag Mått på energiförlusten mellan två punkter delat med avståndet mellan punkterna punkterna. Alltså resultatet av ett flöde! Framför tunnelstuff dh H rt 2 dr r Runt tunnel dh H dr r Exempel med tunnelradie 5 m och skinfaktor 2. Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv 1 2H ln rt GeoEngineering Division K detta Kan d tt hända? hä d ? Nja! Nj ! Förutsätter att vi har ett flöde (ett ej tätt berg) Flödet letar sig till lägsta trycket (in till tunneln) Värsta tänkbara, tänkbara en horisontell spricka in till stuff. Ger också den högsta gradienten. gradienten Väldigt svårt att mäta och påvisa Det här jobbar vi vidare med på Chalmers Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division V d har Vad h vii sett tt men ännu ä ejj bekräftat b k äft t Ett hål har spolats ut Manschetten drogs efter ca 5 timmar (vanlig tid) Egenskaper; 1 Pa (skulle varit 2-3 Pa), mudbalance 1,56 , (OK), ( ), marchcone 42 sek (OK) Felblandning eller urspolning? Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv GeoEngineering Division TACK för fö uppmärksamheten! äk h t ! Tack till Trafikverket och SkanskaVinci som gör det möjligt j g att vara med Johan Funehag 1/12-2011, Workshop H:ås, Förslöv
