Permeabilitäts- und Scheruntersuchungen zwischen Salz und Sorelbeton : vom Labor bis zur geotechnischen Barriere
Die Errichtung von strömungstechnisch abdichtenden Streckenverschlussbauwerken ist im Salzbergbau eine wichtige Voraussetzung für die Absicherung der Produktion, die Minimierung von Auswirkungen auf die Umwelt und die Nutzung der vorhandenen Grubenräume für die Einlagerung von umweltgefährdenden Stoffen/radioaktiven Stoffen. Bei einem hypothetischen Fluidzutritt wirkt durch den Fluiddruck eine zusätzliche Scherkraft auf das Streckenverschlussbauwerk, was zu Schäden entlang der Kontur führen kann und somit zu einer Erhöhung der Permeabilität.
In dieser Ausarbeitung wird ein Messsystem vorgestellt, mit welcher die Dichtheit der Dreierstruktur Gebirge, Kontaktbereich Gebirge/Dichtbaustoff und Streckenverschlussbauwerk ermittelt werden kann, ohne den Kontaktbereich zu beschädigen. Hierfür werden sogenannte Ringkammern entlang der Gebirgskontur installiert und über vorinstallierte Druckleitungen mit Druckluft beaufschlagt. Durch die Druckbeaufschlagung wird ein Druckimpuls initiiert, wodurch die Druckluft entlang der Gebirgskontur strömt. Gelangt dieser Druck zu einer weiteren Ringkammer, wird an dieser die Druckänderung erfasst. Mithilfe des Programmsystems ModOFP erfolgt die modellgestützte Auswertung des Bauwerkes und die Bestimmung der Permeabilität. Diese Auswertung basiert auf in situ Porositäts- und Permeabilitätsergebnissen. An dem STROEFUN-Halbdamm wurde das System getestet. Für den Bereich zwischen der installierten Ringkammer RK01 und Ringkammer RK02 wurde eine Permeabilität von 9,7E-15 m² ermittelt und zwischen der Ringkammer RK02 und der Ringkammer RK03 eine Permeabilität von 4,5E-15 m². Durch das Einbeziehen der geometrischen Daten der einzelnen Strömungsräume kann eine integrale Permeabilität des Bauwerkes von 2,3E-16 m² abgeschätzt werden.
Einflüsse auf die Scherfestigkeit zwischen sogenannten Kompositproben, bestehend aus dem Sorelbeton A1 und Steinsalzproben, werden in dieser Ausarbeitung ebenfalls untersucht. Hierfür wurden Laborproben generiert und in situ Proben aus dem STROEFUN-Halbdamm gewonnen. Mithilfe des t-Tests werden Mittelwertvergleiche durchgeführt und die Effektstärkt zwischen zwei Probengruppen mit „Cohen´s d“ bewertet. Durch die Laborergebnisse kann kein signifikanter Einfluss zwischen Oberflächenbeschaffenheit der Steinsalzproben und den Scherergebnissen bestätigt werden, jedoch kann die allgemeine Aussage getroffen werden, dass an einer unebenen Salzoberfläche der Sorelbeton A1 besser haftet als an einer glatten. Durch teilweise unregelmäßige Anbindungen der in situ Proben konnten die Laborergebnisse nicht bestätigt werden. Hier wiesen die Proben mit einer glatten Steinsalzoberfläche eine bessere Anbindung auf.
In salt mining, the construction of fluid-tight sealing structures is an important prerequisite for safeguarding production, minimizing the impact on the environment and using the existing mine for the storage of environmentally hazardous substances/radioactive materials. In the event of a hypothetical fluid inflow, the fluid pressure exerts an additional shear force on the sealing structure, which could lead to damage along the contour and thus to an increase in permeability.
This elaboration presents a measuring system that can be used to determine the tightness of the triple structure of rock mass, rock mass/sealing material contact area and sealing structure without damaging the contact area. For this purpose, so-called control chambers are installed along the rock contour and pressurized with compressed air via pre-installed pressure lines. The pressurization initiates a pressure pulse, causing the compressed air to flow along the rock contour. If this pressure reaches another control chamber, the change in pressure is recorded at this chamber. The program system ModOFP is used for the model-based evaluation of the structure and to determine the permeability. This evaluation is based on in-situ porosity and permeability results. The system was tested on the STROEFUN half-dam. For the area between the installed control chamber RK01 and control chamber RK02, a permeability of 9.7E15 m² was determined. For the area between the control chamber RK02 and the control chamber RK03, a permeability of 4.5E-15 m² was determined. By including the geometric data of the individual flow chambers, an integral permeability of the structure of 2.3E-16 m² can be estimated.
Influences on the shear strength between so-called composite samples, consisting of the sorel concrete A1 and rock salt, are also investigated in this paper. For this purpose, laboratory samples were generated, and in-situ samples were obtained from the STROEFUN half-dam. The t-test is used to compare mean values and Cohen's d is used to determine the effect intensity between two sample groups.
The laboratory results do not confirm any significant influence between the surface properties of the rock salt samples and the shear results, but the general statement can be made that sorel concrete A1 adheres better to an uneven salt surface than to a smooth one. The laboratory results could not be confirmed due to some irregular bonding of the in-situ samples. Here, the samples with a with a smooth rock salt surface showed a better bond.
Preview
Cite
Access Statistic
Rights
Use and reproduction:
