Assessment of the relationship between Measurement While Drilling parameters and resulting data from pre-excavation grouting - A case study on the Fv. 659 Nordøyvegen project
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2781540Utgivelsesdato
2020Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Ukontrollert drenering av grunnvann inn i en tunnel, representerer en av de vanskeligste utfordringene for et hvert tunnelprosjekt. Vannlekkasjer inn i tunnelen er assosiert med flerenegative konsekvenser, som f.eks. setningsskader på omkringliggende bygninger og infrastruktur, forstyrrelser av økosystemer, stabilitetsproblemer i tunnel både under og etter bygging, ogugunstige forhold for arbeid på tunnelstuff. Den vanligste metoden for å motvirke innlekkasjeer gjennom forinjeksjon, hvor sement injiseres med høyt trykk foran tunnelstuffen. Slik atdet formes en beskyttende skjerm rundt tunnelkonturen. Measurement while drilling (MWD),er en boreteknologi som muliggjør fortløpende logging og monitorering av bergmassen fraboreriggen. Det er uttrykt et klart ønske fra tunnelindustrien om å bruke denne MWD dataenmer aktivt i selve injeksjonsprosessen, i et forsøk på å forbedre og effektivisere metoden.
Hovedformålet med denne masteroppgaven, er å etablere en dypere forståelse for sammenhengen mellom disse MWD- og infeksjonsparameterne. Dette er gjort gjennom forskjelligestatistiske metoder. For dette formålet er data innhentet fra et stort pågående infrastrukturprosjekt (2020) lokalisert i Vest-Norge, Fv.659 Nordøyvegen. Både MWD- og injeksjonsdata erhentet inn fra 13 forskjellige stuffer og 2 tunneler, med et totalt datagrunnlag på over 350 borehull. Injeksjonsdataen er også analysert for tilfeller av hydraulisk jekking (HJ), ved hjelp av dennylig utviklede PF indeksen.
Denne masteroppgaven konkluderer med at ingen signifikante korrelasjoner ble funnet mellomMWD DPI- og injeksjonsparameterne. Hvilket innebærer at det trengs alternative tilnærmingertil denne problemstillingen, for å videre kunne verifisere eller avkaste påstanden om sammenheng mellom disse to datagruppene. Videre er det foreslått et behov for nyutviklinger i dagensMWD teknologi, for å forbedre kvaliteten til MWD og muliggjøre bruken av denne dataen ien injeksjons-sammenheng. Muligheten til å bruke PF indeksen visuelt for å bestemme tilfellerav HJ i injeksjondata er blitt testet. Potensielle tilfeller av HJ, ble funnet i 23% av alle injiserte borehull. Det ble også funnet en viss sammenheng mellom økt tidsforbruk og volum forhull med HJ. Denne avhandlingen belyser noen muligheter og begrensninger til dagen MWDteknologi, samt sammenhengen mellom MWD- og injeksjon, som enda ikke er helt forstått. Uncontrolled drainage of groundwater into the tunnel space represents one of the most serious threats to any tunnel project. Water-ingress into tunnel spaces is associated with multiplenegative consequences, such as: settlement damage on surrounding structure, disturbance ofsurrounding ecosystems, stability issues during and after construction, including unfavorableworking conditions inside the tunnel. A common mitigation method to control the water-ingressis called pre-excavation grouting, where cement is grouted ahead of the advancing tunnel face,forming a protective curtain surrounding the advancing tunnel. Measurement while drilling(MWD), is a drilling technology that allows for continuously monitoring and logging of drillingparameters from the drilling jumbos. The tunneling industry has expressed a desire to use thisMWD data more actively during the construction phase, and that includes using MWD datamore actively during the grouting process.
The main objective of this master thesis is to gain a deeper understanding of the presumedrelationship between these interpreted MWD parameters (MWD DPI), and the different grouting parameters. This is done through various statistical methods. For this purpose, data from alarge ongoing infrastructure project (2020) located in western Norway, Fv.659 Nordøyvegen, isused. MWD DPI- and grouting data are gathered from 13 different chainages across 2 differenttunnels, comprising over 350 boreholes. The grouting data is also analyzed for hydraulic jacking events (HJ), relying on the newly developed PF index.
The main conclusions from this research, indicate that no apparent relationship exists betweenthe MWD DPI- and grouting variables. Suggesting that alternative approaches to the researchquestion are needed, to further verify or dismiss this relationship. Furthermore, it is advisedthat further developments in today’s MWD technology are likely needed before it can be reliedon as an effective tool in the grouting process. It is found that MWD DPI’s are successful indetecting larger scale weakness zones ahead of the tunnel face. The ability to use the PF index as a visual tool in detecting potential hydraulic jacking events (HJ) has been tested. It isfound that 23% of all grouted holes were possibly exposed to HJ events. Indications for highergrouted volumes and time consumption for HJ holes were also found. This thesis highlightssome possibilities and limitations of today’s industry-standard MWD technology, including therelationship between the MWD- and grouting-data, which is not yet fully understood.