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Technischer Bericht NTB 89-26

Bohrlochversiegelung Konzept und Machbarkeitsnachweis

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In diesem Bericht werden zuerst Kriterien für die Versiegelung von Bohrlöchern betrachtet und die daraus hervorgehenden Anforderungen an Versiegelungsmaterialien abgeleitet. Als Versiegelungskonzept dient ein Multikomponentenpfropfen bestehend aus Schlüssel- und Zwischenzonen. Die Schlüsselzonen werden in standfesten, rissearmen Bohrlochstrecken angelegt und sollen als effiziente Barrieren eine Drainagewirkung der Sondierbohrung verhindern. Als Pfropfenmaterial in den Schlüsselzonen wird hier hochverdichteter Bentonit in Zylinderform mit einem Durchmesser von der Grössenordnung der Bohrlöcher, und ebenfalls in Kugel- oder Pelletform betrachtet. In den Zwischenzonen kommt Zement zur Anwendung.

Eine Auswertung der relevanten Literatur zeigte, dass in bisherigen Experimenten meistens entweder Zement oder Bentonit als Versiegelungsmaterialien verwendet wurden, wobei mit beiden Materialien erfolgversprechende Ergebnisse erzielt werden konnten.

Für den Pfropfeneinbau wird vorgeschlagen, entweder ein speziell konzipiertes Einbaugerät oder eine Metallgitterhülle in Form eines gelochten Rohres zu gebrauchen. Die letztere Methode ist etwas einfacher in der Anwendung, jedoch verbleibt dabei ein Fremdkörper in der Schlüsselzone. Es wird angestrebt, dass der Bentonit nach dem Quellen im Bohrloch eine Trockendichte von nicht weniger als 1.3 Mg/m3 aufweisen soll. Dies bedingt limitierende Werte für den Raum zwischen dem Bentonitzylinder und der Bohrlochwand, welche von der Anfangstrockendichte und dem Bohrlochdurchmesser abhängen. Unter Zuhilfenahme einer Bentonitschlämme kann dieser Ringspaltraum noch etwas vergrössert werden. Bei der Verwendung von Bentonit in Kugel- oder Pelletform fehlen bis jetzt genügend experimentelle Daten und passende Verfahren, welche die geforderte minimale Endtrockendichte zu garantieren vermögen.

Für die Qualitätskontrolle kommt nur ein indirektes Verfahren in Frage, indem mittels Versuchen nachgewiesen wird, dass bei einem bestimmten Einbauverfahren der Pfropfen die erforderliche Versiegelungswirkung erreichen kann. Im Endlager selbst werden dann nur die Einhaltung des Verfahrens und die eingebauten Mengen direkt kontrolliert.

Abschliessend wird gezeigt, dass die hier konzipierte Schlüsselzone trotz erhöhter Durchlässigkeit in der das Bohrloch umgebenden Auflockerungszone eine effiziente Durchflussbarriere darstellt und die an eine Versiegelung gestellten Anforderungen zu befriedigen vermag.

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