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Technical Report NTB 87-37

Crosshole investigations – Hydrogeological results and interpretations

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Mit dem Crosshole-Programm wurde eine integrierte geophysikalische und hydrogeologische Studie eines begrenzten Gesteinsvolumens (der sogenannte «Crosshole-Standort») in der Stripa Mine durchgeführt. Das Bohrlochradar, die Bohrlochseismik und hydraulische Untersuchungsmethoden wurden für spezifische Anwendungen im geklüfteten kristallinen Gestein entwickelt.

Die hydrogeologischen Untersuchungen umfassten sowohl Einbohrloch- als auch Crosshole-Testverfahren. Der Hauptteil des Crosshole-Experiments bestand aus einer neuen Technik mit sinusförmiger Druckveränderung; diese Technik wurde im Laufe des Programmes evaluiert. Die Strategie zur Durchführung der Crosshole-Tests wurde stark durch die Ergebnisse der geophysikalischen Messungen beeinflusst.

Das Einbohrlochexperiment umfasste Versuche mit konstanter Druckhöhe- sowie Slug/Pulse-Tests in etwa gleichen Anteilen. Die Transmissivitäten lagen zwischen ca. 1 × 10-12 m2 sec-1 und 5 × 10-7 m2 sec-1. Hohe Transmissivitäten waren zum grössten Teil mit geophysikalisch nachweisbaren Kluftzonen assoziiert. Die Länge der Testzone variierte zwischen 2 und 13 m und nur wenige Tests konnten als Einzelkluft-Resultate interpretiert werden.

Das Crosshole-Experiment mit sinusförmigen Signalen wurde mit computergesteuerter Instrumentierung durchgeführt, um die sinusförmig variierende Druckhöhe in einer einzelnen durch Packer isolierten Zone («Sender») zu erzeugen. Ein zweites («Empfänger») Bohrloch enthielt mehrere Packerintervalle und diente dazu, die Fortpflanzung des sinusförmigen Signals zu beobachten. Die Zahl der positiven Antwortsignale war beschränkt und der Fluss schien sich auf einige «Kanäle» zu konzentrieren. Die Analyse wurde mit verschiedenen Modellen versucht, Einzelkluft, regelmässige Klüftung und poröses Medium, aber keines davon ergab eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den gemessenen Daten. Ein neues Analyseverfahren, welches die «Dimension» des Flusses umfasst, wurde entwickelt, um die Resultate der Crosshole-Tests mit sinusförmigen Signalen zu evaluieren. Dieses Verfahren liefert Resultate mit «gebrochenen Dimensionen», wobei angenommen wird, dass der Fluss in Zonen stattfindet, die nicht mit den existierenden 1-, 2- und 3-dimensionalen Modellen beschrieben werden können. Diese vielseitige Analyse ist besonders geeignet für die Fliessgeometrien, die in kristallinen Gesteinen gefunden werden.

Das langfristige, grossräumige hydrogeologische Verhalten des Gebiets wurde durch eine Beobachtung der Variabilität der Druckhöhen in dem Gebiet beurteilt. Diese zeigten den Einfluss eines alten Stollens. Eine Methode zur Gesamtbeurteilung durch Minimierung der Abweichung von einem homogenen Antwortsignal lieferte zuverlässige Werte für die durchschnittliche hydraulische Leitfähigkeit des Gesteinskomplexes.

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