Cement-based grouting of rock foundations for new and existing dams
Tid: Fr 2025-08-29 kl 14.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/69019536392
Språk: Engelska
Ämnesområde: Byggvetenskap, Jord- och bergmekanik
Respondent: Suihan Zhang , Jord- och bergmekanik
Opponent: Docent Åsa Fransson, WSP
Handledare: Professor Fredrik Johansson, Jord- och bergmekanik; Associ Liangchao Zou, Resurser, energi och infrastruktur, Vatten- och miljöteknik; Associate Professor Johan Funehag, Luleå University of Technology. Division: Mining and Geotechnical Engineering Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering.
QC250711
Abstract
Injekteringsridåer konstrueras vanligtvis under dammar som en barriär för att förhindra läckage från magasinet, reducera upptrycket, och även för att förhindra transport av finmaterial genom grunden. Traditionellt har dessa injekteringsridåer utformats med en empirisk dimensioneringsmetod. Denna metod har dock vissa begränsningar, såsom brist på dimensionering av injekteringsridåns tjocklek, långa injekteringstider till följd av stoppkriterier samt höga injekteringstryck som kan orsaka ogynnsam spricköppning (jacking).
För att hantera dessa begränsningar har en teoribaserad dimensioneringsmetodik utvecklats för injekteringsridåer under nya dammar. Injekteringsridån betraktas här som en strukturell komponent. Geometrin och placeringen av injekteringsridån utformas utifrån tre krav: (i) minskning av hydraulisk konduktivitet, (ii) förebyggande av erosion av sprickfyllnadsmaterial och (iii) optimering av reduktion av upptrycket. Injekteringsarbetet utformas sedan för att uppnå den planerade geometrin för injekteringsridån. Vid dimensioneringen av injekteringsarbetet används analytiska beräkningar för att bestämma injekteringstryck, injekteringstid och borrhålslayout. Erosionsprocessen för sprickfyllnadsmaterial studerades som ett komplement till krav (ii). Kopplade numeriska analyser genomfördes i projektet för att bättre förstå erosionens initiering i sprickfyllnadsmaterial. Resultaten visade att en tidigare ekvation, härledd av White under laminärt flöde, kan vara lämplig för att uppskatta när förflyttningen av sprickfyllnadsmaterial initieras.
För befintliga dammar är reparationsinjektering en åtgärd för att förstärka injekteringsridåer som över tid har försämrats. Den största utmaningen vid reparationsinjektering är den höga tryckgradienten i tidigare injekterade zoner. En hög gradient kan leda till vattenflöden med höga hastigheter, vilket kan erodera nyligen injekterat cementbaserat injekteringsbruk i bergsprickorna innan det härdat. Även om sprickorna tätas kan ett fenomen kallat viskös kanalbildning uppstå i det nyligen injekterade bruket, vilket destabiliserar injekteringsfronten och skapar nya läckagekanaler. Erosion av färskt cementbaserat injekteringsbruk och viskös kanalbildning mellan vatten och injekteringsbruk studerades genom experiment och numeriska simuleringar. Experimenten visade att den befintliga kriteriemodellen för erosion tenderar att vara alltför förenklad. Viskös kanalbildning observerades trots att teoretiska förutsägelser och resultat från numeriska simuleringar antydde att fenomenet inte skulle uppstå. Denna avvikelse diskuterades vidare, speciellt med hänsyn till ingående osäkerheter i den experimentella uppställningen.
Baserat på erhållna resultat föreslogs ett antal strategier för reparationsinjektering med cementbaserat injekteringsbruk för att minimera störningarna från strömmande vatten: (i) användning av flera tryckavlastningshål uppströms om injekteringshålen för att minska vattnets skjuvspänning på det färska bruket och (ii) tillräcklig tryckhållningstid för att ge injekteringsbruket tid att härda och förhindra förflyttning av den injekterade massan.