Design of grout curtains under dams founded on rock
Tid: Må 2021-06-14 kl 09.00
Ämnesområde: Jord- och bergmekanik
Licentiand: Suihan Zhang , Jord- och bergmekanik
Granskare: Associate Professor Johan Funehag, Luleå University of Technology. Division of Mining and Geotechnical Engineering.
Huvudhandledare: Docent Fredrik Johansson, Jord- och bergmekanik
Abstract
Injektering har länge använts som en metod för att förstärka grunden och reducera vattenflödet i en bergmassa. Injekteringsridåer uppförs ofta under dammar som en barriär med syfte att förhindra läckage av magasinets vatten. Hittills har injekteringsridåerna i huvudsak dimensionerats baserat på empiriska metoder. De empiriska metoderna har emellertid sina begränsningar. Användandet av olika tumregler resulterar i att dimensioneringen i hög utsträckning är beroende av ingenjörens erfarenhet. Brist på erfarenhet kan resultera i en ineffektiv, eller en för konservativ, utformning av injekteringsridåerna. Till exempel kan de stoppkriterier som tillämpas i det empiriska tillvägagångssättet leda till en för lång injekteringstid och därmed bli ineffektiv. Utöver detta kan höga injekteringstryck leda till oväntade deformationer i bergmassan och nya läckagevägar.
För att hantera dessa typer av begränsningar har en teoribaserad dimensioneringsmetodik utvecklats. Teorier för berginjektering som utvecklats under de senaste decennierna används för att bygga upp metodiken. I metodiken utformas injekteringsridån som en strukturell komponent i berggrunden under dammen. Den geometriska utformningen och läget för injekteringsridån bestäms med hänsyn till tre kriterier: (i) erforderlig reduktion av den hydrauliska konduktiviteten, (ii) förhindrande av erosion av sprickfyllnadsmaterial, och (iii) optimering av reduktionen i upptryck under dammen. Injekteringsarbetet utformas därefter i syfte att eftersträva den erforderliga utformningen. I utformningen av injekteringsarbetet används analytiska beräkningar för att bestämma injekteringstryck, injekteringstid och hålavstånd. Stoppkriterier baseras på erforderlig injekteringstid, vilket bedöms uppnå en mer effektiv injektering. Principerna för observationsmetoden används för att hantera de osäkerheter som kvarstår.
En av de huvudsakliga begränsningarna med den föreslagna metodiken är den begränsade kunskapen som idag finns om erosion av sprickfyllnadsmaterial vid flödande vatten. För att studera denna fråga genomfördes kopplade numeriska analyser för att bättre förstå processen kring initiering av erosion av sprickfyllnadsmaterial. Resultaten visar att Hjulströms och Shields diagram inte är lämpliga att använda. Istället visar en tidigare framtagen ekvation för laminära förhållanden en bättre överensstämmelse.