Development of dynamic grouting under laboratory and field conditions

When it comes to underground structures, water ingress from the surrounding formations leads to several environmental, economic and sustainability issues. To obtain the sealing, the grouting of rock fractures is done. Today, in the grouting operations, which are commonly conducted in almost all the tunnel and subsurface infrastructure projects, the pressure applied is static. This type of applied pressure might be suitable for the large fracture apertures >100 &mgr;m, but it has been acknowledged that it is difficult to obtain sufficient penetration through smaller apertures, where filtration of cement particles starts to occur. Research is already done to overcome this issue by applying dynamic grouting pressure instead of static. It was proved that this approach erodes the formed filter cakes and improves grout penetrability in fractures below 100 &mgr;m. This research focuses on low-frequency rectangular pressure impulse as an alternative to other methods. The goal is to improve grout spread in micro-fractures (especially in apertures < 70 &mgr;m). During the investigation, a prototype dynamic injection equipment was built and tested under laboratory conditions. The 4 m variable aperture long slot (VALS) was used in the experiments to simulate rock fractures. The test showed better grout penetrability using dynamic pressure approach. At the current time of writing this article, preparation works are done for field test of prototype equipment at SKB Hard Rock Laboratory (HRL) at Äspö, Sweden.

Entwicklung einer dynamischen Mörtelinjektion in Labor- und Feldversuchen
Wenn es um unterirdische Strukturen geht, führt das Eindringen von Wasser aus den umgebenden Formationen zu mehreren Umwelt-, Wirtschafts- und Nachhaltigkeitsproblemen. Zur Erzielung der Abdichtung erfolgt die Verpressung von Gesteinsbrüchen. Heutzutage ist der ausgeübte Druck bei Injektionsarbeiten, die üblicherweise bei fast allen Tunnel- und unterirdischen Infrastrukturprojekten durchgeführt werden, statisch. Diese Art des angelegten Drucks könnte für große Bruchöffnungen > 100 &mgr;m geeignet sein, aber es wurde anerkannt, dass es schwierig ist, eine ausreichende Durchdringung durch kleinere Öffnungen zu erreichen, wo eine Filtration von Zementpartikeln beginnt. Es wird bereits geforscht, um dieses Problem zu lösen, indem dynamischer Injektionsdruck anstelle von statischem angewendet wird. Es wurde nachgewiesen, dass dieser Ansatz die gebildeten Filterkuchen erodiert und die Durchdringbarkeit des Mörtels in Rissen unter 100 &mgr;m verbessert. Diese Forschung konzentriert sich auf niederfrequente rechteckige Druckimpulse als Alternative zu anderen Methoden. Ziel ist es, die Mörtelausbreitung in Mikrorissen (insbesondere in Öffnungen < 70 &mgr;m) zu verbessern. Während der Untersuchung wurde ein Prototyp einer dynamischen Injektionsanlage gebaut und unter Laborbedingungen getestet. Der vier Meter lange Variable Aperture Long Slot (VALS) wurde in den Experimenten verwendet, um Gesteinsbrüche zu simulieren. Der Test zeigte eine bessere Eindringfähigkeit des Mörtels unter Verwendung des dynamischen Druckansatzes. Zum jetzigen Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments werden Vorbereitungsarbeiten für den Feldtest der Prototypausrüstung im SKB Hard Rock Laboratory (HRL) in Äspö, Schweden, durchgeführt.