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Technical Report NTB 88-32

Crosshole investigations Implementation and fractional dimension interpretation of sinusoidal tests

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Unter der Bezeichnung Crosshole-Programm wurde eine integrierte geophysikalische und hydrogeologische Untersuchung des Gesteins durchgeführt, in einem räumlich begrenzten Bereich des Stripa-Bergwerks, der Crosshole­Standort genannt wird. Dabei wurden Bohrlochradar sowie seismische und hydraulische Bohrlochmessmethoden für spezielle Anwendungen im geklüfteten Kristallin entwickelt.

Hydrogeologische Untersuchungen umfassten sowohl Messungen aus einem Bohrloch als auch Crosshole-Tests. Eine neue Messmethode, bei der der Druckverlauf sinusförmig variiert wird, bildete den wichtigsten Bestandteil der Crosshole-Messungen. Die Möglichkeiten und Grenzen dieser Methode konnten bei den Untersuchungen abgeklärt werden. Die Untersuchungsstrategie bei den Crosshole-Tests wurde stark beeinflusst durch die Ergebnisse der geophysikalischen Messungen.

Beim Sinus-Crosshole-Test wurde mit Hilfe einer rechnergestützten Versuchseinrichtung in einem einzigen, durch Packer abgetrennten Bohrlochbereich («Quelle») der Druck sinusförmig variiert. Ein zweites Bohrloch («Empfänger») mit einer Anzahl von abgepackerten Messintervallen wurde zur Beobachtung der Ausbreitung des Sinus-Signals benutzt. Auswertbare Ergebnisse konnten nur in wenigen Intervallen erhalten werden – der Wasserfluss scheint auf einige wenige «Kanäle» konzentriert zu sein. Es wurde vergeblich versucht, die Messergebnisse mit Hilfe von Standardmodellen (einzelne Kluft, gleichmässige Klüftung, poröses Medium) rechnerisch darzustellen – keines der Modelle beschrieb aber die experimentell ermittelte Situation zufriedenstellend. Zur Analyse der Messresultate wurde deshalb eine neue Modellierungsmethode entwickelt, bei der die «Dimension» des Fliesssystems beliebig gewählt werden kann, im Gegensatz zu den konventionellen Modellen, in denen nur ganzzahlige Werte 1, 2 oder 3 zugelassen sind (als Beispiel mag radialer Fluss in einer planaren Kluft dienen, der die Dimension 2 hätte).

Das neue Modell beschreibt die gemessenen Werte mit weniger Widersprüchen als die konventionellen Fliessmodelle. Die Strömung lässt sich als das Resultat eines komplexen Musters der Klufteigenschaften innerhalb der einzelnen Störungszonen verstehen. Die hier dargestellten Ergebnisse müssen allerdings als vorläufig verstanden werden – es bestehen immer noch viele offene Fragen in Bezug auf die Anwendung des Modells und die Darstellung der Rechenergebnisse. Ausserdem ist noch nicht klar, wie der abgeleitete Wert der «Dimension» mit den Transporteigenschaften des Gesteins korreliert werden kann.

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