VTI National Transport Research Database

BeFo 432 - Specialstudie avseende parameteroptimering vid dynamisk injektering med tryckslagseffekter (BeFo 432 - Study focused on optimization of parameters in dynamic grouting with water hammer effects)

  • Tengborg, Per
  • Stiftelsen Bergteknisk Forskning (BeFo), Stiftelse, 802017-3145
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2021-03-01 -- 2021-08-30 Registration number:
  • Trafikverket 2021/33445
Subject(s): Abstract: Vid injektering av berg med cementbruk minskas effektiviteten av fluiditetsminskning i det färdigblandade bruket och separation av bruk och vatten i trånga passager - filtrering. Det senare leder till valvbildning, som hindrar vidare inträngning av bruket. Om man kan vidmakthålla brukets ursprungliga fluiditet och hindra eller bryta ned valvbildningar åstadkoms förbättrad effektivitet genom ökad och snabbare penetration. En möjlighet att åstadkomma detta kan vara att utsätta bruket för alternerande tryck. Uppbyggt tryck bakom ett filter antas då bryta ned filtret om trycket framför filtret sänks. I det pågående huvudprojektet avseende dynamisk injektering vid LTH utnyttjas sinusoidalt oscillerande tryck (pågående BeFo projekt 413, FUD info ärende 7070). I den här föreslagna studien specialgranskas trycktransienter framkallade med hjälp av tryckslag, skapade genom att en elektriskt styrd koaxialventil sluts mycket snabbt. Därvid uppstår en propagerande negativ tryckvåg, som också har så lågt tryck att kavitation inträffar i vätskan nedströms ventilen. Kavitation har visat sig kunna bryta ned aggregerade cementpartiklar, vilket märkbart förbättrar brukets penetrationsförmåga (KTH) [1]. Inledande tester är mycket lovande. Specialstudien avser de parametrar som styr den angivna processen såsom duty-cycle och kavitationens varaktighet. Duty-cycle avser förhållandet mellan den tid ventilen är stängd och den tid den är öppen. Projektet omfattar också utveckling av borrhålssimulatorn genom fördubbling av rörlängden till 24 m för att förbättra tidsupplösningen vid reflektion av tryckvågen samt montering av ytterligare siktglas i syfte att studera kavitation omedelbart nedströms koaxialventilen samt efter injekteringsrörets inlopp i borrhålssimulatorn omedelbart efter packern. Kan injektering utföras effektivare avseende penetration erhålls stora miljövinster i form av torra tunnlar och minskad dränering av ovanliggande mark. Kan brukets avsedda reologiska egenskaper vidmakthållas med denna metodik är det kanske också möjligt att minska de kemiska tillsatserna i bruket.Abstract: The efficiency of rock grouting is reduced by decreasing fluidity due to floculation and filtering in narrow fissures. If the original fluidity of the grout can be maintained and stop or counteract filtering a higher efficiency can be obtained due to increased and faster penetration. A possible way to obtain this would be to expose the grout to abrupt pressure changes. High pressure behind a filter is supposed to break down the filter if the pressure in front of it can be reduced. In the main study at LTH pressure changes are generated by feedback resonance sinusoidal oscillations (ongoing BeFo project 413, FUD info 7070). In this proposed study focus is on the parameters governing pressure transient generated by the water hammer effect produced by a fast closing valve. When this happens a negative propagating pressure transient is generated, which has such a low pressure that cavitation is generated in the fluid downstream of the valve. Cavitation has been demonstrated to break down cement particle aggregates in grout using ultrasonic agitation. That this improves penetration has been demonstrated by KTH [1]. Tests are very promising. This study is focused on the parameters that control the transient process, such as duty-cycle and the cavitation duration and extension. In this case duty-cycle refers to the relation in time that the valve is closed and open. The study also covers doubling the length of the grouting-hole simulator to 24 m in order to improve the time resolution when the pressure wave is reflected and installation of another sight-glass for observing the cavitation cloud immediately after the valve and at the end of the grouting tube, after the packer. If grouting can be performed more efficiently regarding penetration benefits are dry tunnels and reduced drainage of surface soil layers. If the rheological properties of the grout can be improved with this technology, it may be possible to reduce the chemical additives in the grout.
Item type:

Powered by Koha