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Technical Report NTB 07-01

Grimsel Test Site Investigation Phase IV Borehole Sealing

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Im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungsprogramme der Phase IV (1994 -1996) im Felslabor Grimsel (FLG) entwickelte die Nagra, zusammen mit ihrem Partner Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs), ein Untersuchungsprogramm zur Versiegelung von untertägigen Bohrungen. Das Projekt hatte die folgenden Ziele:

  • Versiegelung von untertägigen Bohrungen mit einer Länge von bis zu 500 m
  • Versiegelung von Bohrungen mit nicht-zylindrischem Querschnitt (z. B. Bohrungen mit signifikanten Ausbrüchen der Bohrlochwand)
  • Sicherstellung einer effektiven hydraulischen Durchlässigkeit von höchstens 10-11 – 10-12 m/s
  • Sicherstellung einer zuverlässigen Qualitätskontrolle bei Routinearbeiten

Nagra’s neues Konzept, das in diesem Projekt entwickelt und getestet wurde, sieht die Nutzung von hochkompaktierten Bentonitpellets oder granularem Bentonit vor, während Andra den Einsatz von zylindrischen Bentonitblöcken untersuchte. Dieser Bericht konzentriert sich auf die durchgeführten Arbeiten für das Nagra Konzept. Es wurden zwei Techniken getestet:

  1. Pneumatische Injektion von granularem Bentonit mit Partikelgrössen von 4–10 mm in ein Bohrloch.
  2. Einbringung und Transport von Bentonitpellets mit einem modifizierten Kernrohr (MACMET Tool)

Nach einer detaillierten Literaturstudie wurden zunächst erfolgversprechende Konzepte entwickelt und die notwendigen Geräte entwickelt. Die Geräte wurden zunächst im Labor getestet, bevor sie im Feld in den Einsatz kamen.

Nach der Erstellung und Charakterisierung eines adäquaten Testfelds im FLG wurden dann beide Techniken unter realistischen Bedingungen eingesetzt und ihre Vor- und Nachteile untersucht. Nach dem Einbau der Versiegelungsstrecken wurde der Quelldruck über ca. 4 Monate beobachtet, bis er annähernd einen konstanten Wert erreicht hatte. Anschliessend wurden die hydraulischen und mechanischen Eigenschaften der Versiegelung untersucht. Es zeigte sich, dass die Durchlässigkeiten kleiner oder gleich derjenigen des intakten, ungeklüfteten Granits (Matrixdurchlässigkeit) war (3-6·10-12 m/s). Die hydraulischen Untersuchungen ergaben auch keinen Hinweis auf eine erhöhte Durchlässigkeit entlang der Versiegelungsstrecke.

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