Projekt 12721 – Avslutat Utveckling och implementering av Real Time Grouting Control Method (RTGCM) för rationellt tunnelbyggande

För att uppnå den täthet som krävs i undermarkskonstruktioner är det nödvändigt att uppnå tillräcklig spridning av bruket vid injekteringen. Cementbaserade injekteringsmedel är vanligast inom injekteringsindustrin, eftersom det har flera fördelar, särskilt från ekonomisk och miljömässig synvinkel. Eftersom inträngningsförmågan kan påverkas betydligt hos injekteringsmedel beroende på vilket bruk man använder, är syftet med denna avhandling att studera:
a) Vilka av de befintliga metoder som har utvecklats för att mäta inträngningsförmågan hos injekteringsmedel är tillförlitliga?
b) Hur kan man mäta inträngningsförmågan hos injekteringsmedel mer realistiskt?
c) Hur kan man förbättra spridningen hos injekteringsmedel med hjälp av dynamiska tryckimpulser?
d) Kan Real Time Grouting Control (RTGC)-teorin användas för att förutse spridningen hos injekteringsmedel i en artificiell spricka med varierande vidd?

I del a) av studien genomfördes en undersökning av alla befintliga metoder som har utvecklats för att mäta inträngningsförmågan hos injekteringsmedel. Därefter genomfördes en jämförelse mellan Filterpumpen, Filterpressen (det vill säga två av de vanligaste metoderna i svensk injekteringsindustri) och metoden Kort spalt under så lika provförhållanden som möjligt. Studien visade att Kort spalt är tillförlitligare på grund av dess mer realistiska provförhållanden (det vill säga geometrin, trycket och injekteringsvolymen) och är därmed en bättre utvärderingsmetod.

I del b) utvecklades en så kallad Varying Aperture Long Slot (VALS), en fyra meter lång artificiell spricka med minskande spaltvidder (från 230 till 10 mymeter), som är en mer realistisk metod för att studera inträngningsförmågan hos injekteringsmedel under statiska/dynamiska tryckförhållanden upp till 20 bar.

I del c) användes en lågfrekvent rektangulär tryckimpuls för att förbättra spridningen hos injekteringsmedlet genom successiv erosion av filterkakor som har byggts vid förträngningar i konsekutiva cykler. Resultaten visade en förbättring på upp till 11 gånger mer volym i mätningar med Kort spalt med 30-43 mymeter breda spaltvidder. Sedan, spridningen av tryckimpulserna undersöktes längs VALS. Resultaten visade att de återstående amplituderna av tryckimpulser kan vara så stora som 46% respektive 25% av den applicerade amplituden 2,0 m respektive 2,7 m in i sprickan.

I del d) användes VALS igen för att undersöka om RTGC-teorin kan användas för att bedöma spridningen av injekteringsmedel i en konstgjord spricka med variabel spaltvidd. Studien visade en förhållandevis tillfredsställande överensstämmelse mellan försöksresultaten och förutsägelserna av spridningen hos injekteringsmedel när man tog hänsyn till den hydrauliska öppningen. Som jämförelse gav förutsägelserna baserade på den genomsnittliga fysiska öppningen (felaktigt) en betydligt snabbare spridning. Detta visar att användning av den genomsnittliga fysiska öppningen inte alltid är lämpligt vid tillämpning av RTGC-teori. Beroende på de geometriska förhållandena kan den hydrauliska öppningen ge en mer realistisk förutsägelse av spridningen hos injekteringsmedlet.

Slutredovisningen utgörs av doktorsavhandlingen ”An experimental study to measure grout penetrability, improve the grout spread, and evaluate the real time grouting control theory”, Ali Nejad Ghafar, KTH (62 sidor och bilagor).