Dammbauwerke – Standortsuche und Charakterisierung der ... · 3. Fachgespräch "Geophysik und...

3. Fachgespräch "Geophysik und Barrieresysteme"Leipzig 17.März 2005

Dammbauwerke –Standortsuche und Charakterisierung der Umgebung(am Beispiel der Grube Teutschenthal: FKZ 02 C 0942)

Peter KnollThomas FlißThomas SchichtKlaus SalzerTill PoppMatthias Gruner

Standortsuche für Verschlussbauwerke

Ziel:• Positionierung des Dichtelementes im intakten Gebirge• Geringe Permeabilität über den gesamten Querschnitt

Probleme:• Mineralogische Zusammensetzung, Geochemie• Anisotropie der Gebirgspermeabilität (Beschaffenheit der

Korngrenzen, Einschlüsse, Schichtgrenzen, Mikrobruchstruktur, Mineralogie)

PFl

Gebirgspermeabilität wirddurch einzelne hochpermeable Zonen (Schichten) bestimmt.

Anforderungen an geophysikalische Messverfahren

• Zerstörungsfreie Verfahren, die die gesamte Kontur bis zu einer Tiefe von ca. 1 m erfassen (z. B. Permeabilität, Rissweite, Mikrobrüche)

• Auflösungsvermögen im Bereich der Dimension der Anisotropie (Rissweiten – Trennflächen – Abschalungen)

• Kopplung physikalischer Verfahren mit chemisch/mineralogischen Analysen

• Eindeutige Korrelation zwischen Messgröße und Zielgröße (z. B. Feuchte, Permeabilität)

• Wenige oder keine Kabel (generell nicht in der Kontaktzone, keine durchgehenden Fugen)

Referenzversuchsort Montagekammer 3a-Sohle Geophysikalische Untersuchungen


Geoelektrikprofil 3

Geoelektrikprofil 4

Vermessung bereits erfolgter Injektionsversuche in Bohrlöcherndes Institutes für Bergbau und Spezialtiefbau der TU Bergakademie Freiberg

Monitoring eines Injektionsversuches (Bentonitversuch 2) des Institutes für Bergbau und Spezialtiefbau der TU Bergakademie Freiberg


GE-Profil 3 am SW-Stoß (K-UTEC)

Injektionsbohrung BA 11 d = 70 mm l = 0,60 m



(Messbohrung IBeWa 3 d = 70 mm l = 2,70 m)

Geoelektrikprofil 3

Vermessung bereits erfolgter Injektionsversuche in Bohrlöchern


Geoelektrikprofil 3

BA 11Injektion von 2K-Bitumenhochohmige Anomalie

BA 12Injektion von Q-Lösungniederohmige Anomalie

BA 13Injektion von CaCl2 -Lösungniederohmige Anomalie

IBeWa 3Permeabilitätsmessung (Gas)


GE-Profil 4 am NE-Stoß (K-UTEC)

Injektionsbohrung BA BV 2 d = 100 mm l = 1,00 m

Geoelektrikprofil 4.3



Monitoring eines Injektionsversuches (Bentonitversuch 2)

3D-Inversion der Einzelprofile

Ansicht von unten


Injektionsbohrung BA BV 2

Widerstandsverteilung der Nullmessung, Schnitt Profil 4.2

Niederohmige Anomalie im Untersuchungs-gebiet vor dem Versuch



Widerstandsverteilung nach Injektionsversuch, Schnitt Profil 4.2

Durch den Injektionsversuchbeeinflusster Stoßbereich



Vordringen des Injektionsmediums bevorzugtin den Bereich der in der Nullmessung detektiertenniederohmigen Anomalie


Beginn des beeinflussten Bereichsaus dem Injektionsversuch


Widerstandsverteilung im unbeeinflussten Stoß


detaillierte Abbildung der konturnahen durchfeuchteten Zone einer Streckenauffahrungim der untersuchten Kalihorizont

Einsatz von 3D-Geoelektrik-Anordnungen zur Erkundung und zum Monitoring

eine Verifizierung der Erkundungsergebnisse erfolgte anhand von Versuchsinstallationen

nicht invasive Erkundungsmethode ohne wesentliche Eingriffe in den Gebirgsverband

geringer materieller und zeitlicher Aufwand

Standortcharakterisierungen für Versuchsanordnungenin leicht löslichen Salzformationen

Standortcharakterisierungen für Dammbauwerkein leicht löslichen Salzformationen

Institut fürGebirgsmechanik GmbH

Leipzig 1GRUBE TEUTSCHENTHAL

Sicherungs GmbH & Co. KGIBeWa IBeWa-Ingenieur-

partnerschaft

Charakterisierung und Modellierung ALZ

Geotechnische in situ Untersuchuchungen

Gesteinsmechanische Laboruntersuchungen

Gebirgsmechanische Modellierung

• Probennahme (IfG): o Kerne o Großblock

• Bohrlochbemusterung / Bohrlochkamera (IfG)

• Charakterisierung ALZ o Ultraschall (IfG) o Permeabilität (IBEWA)o Geoelektrik

(Uni Leipzig / K-UTEC) • Hydro-Frac-Spannungs-

messungen (IfG)

• Triaxiale Druckfestigkeit • Scherfestigkeit o Schichtfläche

• Dilatanz ⇒ Stoffgesetzparameter

• Spannungs-Verformungsverhalten o Konvergenzverhalten o Spannungsverteilung o Aufbau der ALZ

• Einfluss Carnallitit/ Tachydrit

• Einfluss Schichtflächen • Einfluss Kontaktfuge ⇒ Langzeitprognose




partnerschaft

Experimentalort 3a-Sohle

Lithologie / Struktur

N S

Blick in die Untersuchungsstrecke




partnerschaft

Geschichteter Carnallitit

Betrachtungsmaßstab?

Dickschliff ca. 200µm




partnerschaft

Problem Probengewinnung: Core - discing

Indikator hoher Spannungsbedingungen im Gebirge

je kleiner die Segmente, desto höher die Einspannung

Morphologie / Lineation ⇒Stressgeometrieindikator (σmax)




partnerschaft

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bohrlochteufe [ m ]

Eins

pann

ung

[ MPa

]

minimale Hauptspannung F-TTL-3Grundspannungszustandminimale Hauptspannung F-TTL-4rechnerischer Ausgleich der ermittelten Hauptspannung

σ min = p0 * ( 1 - exp ( - ( 2 * x ) / h ))mit : p0 = 19,06 MPa

h = 3,23 m

Ergebnisse „Hydraulic fracturing“

Horizontalbohrung F-TTL 3Vertikalbohrung F-TTL 4




partnerschaft

Ultraschallmessung

„Cross hole“

ALZ

(-) K

iese

rit (+

)




partnerschaft

Geoelektrikmessung auf Ringprofil

Schichtinduzierte Anomalien? ⇒ Problemzonen?

Firste

Stoss

Sohle

Stoss

Messung auf Ringprofil32 Elektroden: Keilnägel mit

befeuchtetem Bentonit im Salz kontaktiert

- Dipol-Dipol-Anordnungen

RESECS (GeoServe Kiel)A B

MN




partnerschaft

Gaspermeabilitätsmessungen

Standortcharakterisierung

Permeabilitätsanstieg




partnerschaft

Permeabilität

Schichtinduzierte Anomalien? ⇒ Problemzonen




partnerschaft

AuflockerungszoneTeutschenthal

Repräsentativität?

SB




partnerschaft

Permeabilitätsunterschiede Firste - Stoss

Verwitterungseffekt

Stossparallele VerwitterungFeuchtigkeit auf Tonlinien (r > 3 m ?)

⇒ Schichtinduzierte hohe Permeabilität

Sperrschichteffekt - Firste⇒ Niedrige Permeabilität

Geo

rada

r -K-

UTE

C

Date post:	30-Apr-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

Dammbauwerke – Standortsuche und Charakterisierung der ... · 3. Fachgespräch "Geophysik und...

Documents