Modellering av bruksspridning

Cementinjektering spelar en betydande roll vid konstruktion och underhåll av infrastrukturer, såsom trafiktunnlar, vattenkraftsdammar och underjordiska kärnavfallsförvar. Modellering av injekteringsprocessen är ett viktigt underlag för design, övervakning och drift.

Studien ”Modellering av injektering i spricknätverk med alternativa reologiska modeller för cementbruk” syftar till att via studier av modeller av de komplexa processerna kring injektering av cement i en sprickig bergmassa förbättra så väl den konceptuella förståelsen som applicerandet av teorier inom injekteringsdesign.

Modellering av utbredning av cementbruk i sprickigt berg är viktigt för projektering, utförande och kontroll av injektering i berg. Real time grouting control (RTGC) metoden har utvecklats för att förutsäga injekteringsprocessen, vilket har avancerat den teoretiska analysen av injektering avsevärt.

RTGC-metoden utvecklades emellertid baserat på analytiska lösningar av en Binghamvätskas flöden mellan släta parallella plattor, utan att beakta de verkliga reologiska egenskaperna hos cementbruk och de komplexa geometriska förhållandena i ett 3D-spricknätverk.

Studien syftar till att utveckla en 3D-spricknätverksmodell för att analysera cementbrukets spridning i realistiska sprickor, vilket innebär ett stort steg för högre precisions för modellering av injekteringsprocessen. De komplexa geometriska förhållandena för spricknätverk i berg och de komplexa reologiska egenskaperna hos cementbruk kommer uttryckligen att beaktas i 3D-modellen. Således kommer denna studie att vidareutveckla RTGC-metoden och tillhandahålla ett nytt beräkningsverktyg för att modellera injekteringsprocessen mer exakt. Med hjälp av 3D-modellen kommer effekterna av nätverksstrukturer, heterogen spricktransmissivitet och reologiska egenskaper på injekteringsprocessen att undersökas och ett arbetsflöde för injektering baserat på 3D-modellering kommer att föreslås för praktisk implementering.

Den utvecklade 3D-modellen och fältresultat kommer att bidra till utvecklingen av injekteringstekniken inom utförande och underhåll av underjordisk infrastruktur i Skandinavien och i Sverige.

Deltagare

Hongyu Duan är doktorand vid Kungliga tekniska högskolan och huvudsaklig forskare i studien i samarbete med Liangchao Zou, Vladimir Cvetkovic och Ulf Håkansson samt med stöd av en referensgrupp bestående av Thomas Dalmalm, Magnus Zetterlund, Mikael Creutz, Diego Mas Ivars, Johan Funehag och Patrik Vidstrand.