Effekt av injeksjonsmateriale på skjærstyrken til diskontinuiteter

Abstract

Berginjeksjon er et viktig tiltak for å redusere vanninnstrømning i tunneler og andre bergrom. Det har derfor vært mye fokus på å forstå hvordan injeksjonsmateriale trenger seg inn i bergmasser og hvordan benytte injeksjon for å redusere den hydrauliske konduktiviteten til bergmasser. Hvordan og i hvilken grad injeksjon påvirker de mekaniske egenskapene til bergmassen har fått langt mindre fokus. Enkelte har påstått at injeksjon vil øke skjærstyrken til diskontinuiteter, og dermed styrke bergmassen. Disse påstandene virker logiske, men er i liten grad dokumentert.

Denne oppgaven vil undersøke hvordan injeksjon påvirker skjærstyrken og skjærdeformasjonen til injeksjonsfylte diskontinuiteter. Tilgjengelig litteratur innen dette fagfeltet, samt resultater fra skjærtester av sprekkeprøver både med og uten sementinnfyll vil bli presentert. Tilsammen 12 sprekkeprøver bestående av sterk gips med nær identisk sprekkegeometri ble laget og skjærstyrken ble testet. Graden av matching mellom sprekkeflatene har en viktig betydning for den hydrauliske konduktiviteten til diskontinuiteter. Skjærstyrken til sprekkeprøver med både høy og lav grad av matching ble derfor testet.

Fra resultatene av skjærtestene var det tydelig at injeksjonsmaterialet og graden av matching påvirket skjærdeformasjonen til sprekkeprøvene. Resultatene viste ingen signifikant økning i skjærstyrke for sprekkeprøvene med sement, sammenlignet med sprekkeprøvene uten sement. Resultatene tydet derimot på at sementen reduserete skjærstyrken til sprekkeprøvene med lav grad av matching.

Rock mass grouting is an important tool when dealing with water inflow issues during construction of tunnels. Much effort has been put into trying to understand how grout penetrates rock masses, in addition to the use of grouting to reduce the hydraulic conductivity of rock masses. The effort put into understanding how grouting influences the mechanical properties of the rock mass has been far smaller. Some have stated that grouting will increase the shear strength of discontinuities, thereby strengthening the rock mass. While these effects may seem logical, they are poorly documented.

The focus of this thesis will be on the effects of grouting on the shear behavior of discontinuities. The thesis will present topical literature, alongside results from shear testing of grouted joints and joints without grout. 12 joint samples consisting of high strength gypsum with near identical joint morphology were made, and the shear strength was tested. Since the degree of matching between the joint surfaces has a large influence on hydraulic conductivity, shear tests on joint samples with both high and low degrees of matching were conducted.

From the results of the shear tests it was clear that the grout and degree of matching had an impact on the shear behavior of the joint samples. When comparing the ungrouted and grouted samples, the results showed no significant increase in peak and residual shear strength in the latter. On the contrary the grouted joint samples with low degree of matching had a decrease in shear strength compered to the samples without grout.