Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Evaluation of the Real Time Grouting Control (RTGC) Theory using an Artificial Fracture with Variable Aperture
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Soil and Rock Mechanics.ORCID iD: 0000-0002-5394-3868
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Fluid and Climate Technology.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Soil and Rock Mechanics.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Soil and Rock Mechanics.
Show others and affiliations
2018 (English)Manuscript (preprint) (Other academic)
Abstract [en]

The real time grouting control (RTGC) theory has been developed to monitor the spread of grout in rock fractures. It predicts the extent of the grout spread over time using the grout properties and the applied pressure. Despite extensive work conducted to verify it in both the lab and the field, it has not yet been sufficiently investigated in the lab under geometry conditions similar to a real fracture in rock. This paper presents a novel effort to examine the performance of the RTGC theory in the presence of constrictions by using an artificial fracture, the so-called varying aperture long slot (VALS). The paper compares the predictions of grout propagation with the experimental results. The predictions obtained using a hydraulic aperture, the way that the theory was previously used in the early stages of development, showed relatively good agreement with the experimental results. In predictions obtained using the mean-physical aperture, the way that the theory is currently used in field applications, the results showed considerably faster spread than the experimental results. This suggests that use of the mean-physical aperture does not always give a good approximation of the apertures to employ in predictions using the RTGC theory. Depending on the geometry conditions, the hydraulic aperture might be more realistic.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
Keywords [en]
Penetrability, Filtration, Real time grouting control (RTGC) theory, Varying aperture long slot (VALS), Cement-based grout, Hydraulic aperture, Mean-physical aperture
National Category
Geotechnical Engineering
Research subject
Civil and Architectural Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-217905OAI: oai:DiVA.org:kth-217905DiVA, id: diva2:1158296
Funder
Rock Engineering Research Foundation (BeFo)SBUF - Sveriges Byggindustriers UtvecklingsfondSwedish Transport Administration
Note

QC 20171121

Available from: 2017-11-19 Created: 2017-11-19 Last updated: 2017-11-21Bibliographically approved
In thesis
1. An Experimental Study to Measure Grout Penetrability, Improve the Grout Spread, and Evaluate the Real Time Grouting Control Theory
Open this publication in new window or tab >>An Experimental Study to Measure Grout Penetrability, Improve the Grout Spread, and Evaluate the Real Time Grouting Control Theory
2017 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Due to the significant influence of the grout penetrability properties on spread of grout in rock fractures, this study aimed to investigate the grout penetrability from four different aspects. In Part (a), after review of all the existing methodologies developed to measure the grout penetrability, Filter-pump and Penetrability-meter were examined against Short-slot to figure out which one is more reliable. The study decisively considered Short-slot more reliable. In part (b), the so-called varying aperture long slot (VALS), an artificial fracture with apertures of 230-10 μm, was developed to study the gout penetrability more realistically. In part (c), a low-frequency rectangular pressure impulse was introduced to improve the grout spread by successive erosion of the produced filter cakes in consecutive cycles. The results showed considerable improvement in experiments using Short-slot. The dissipation of the pressure impulses was then investigated using VALS with noticeable remaining amplitudes after 2.0-2.7 m. In part (d), VALS was once more introduced to examine RTGC theory in a fracture with variable aperture. The study showed a relatively satisfactory agreement between the experimental results and the predictions of the grout propagation using the hydraulic aperture, whereas the predictions using the mean physical aperture showed considerably faster spread.

Abstract [sv]

För att uppnå den täthet som krävs i undermarkskonstruktioner är det nödvändigt att uppnå tillräcklig spridning av bruket vid injekteringen. Cementbaserade injekteringsmedel är vanligast inom injekteringsindustrin, eftersom det har flera fördelar, särskilt från ekonomisk och miljömässig synvinkel. Eftersom inträngningsförmågan kan påverkas betydligt hos injekteringsmedel beroende på vilket bruk man använder, är syftet med denna avhandling att studera: a) Vilka av de befintliga metoder som har utvecklats för att mäta inträngningsförmågan hos injekteringsmedel är tillförlitliga? b) Hur kan man mäta inträngningsförmågan hos injekteringsmedel mer realistiskt? c) Hur kan man förbättra spridningen hos injekteringsmedel med hjälp av dynamiska tryckimpulser? och d) Kan Real Time Grouting Control (RTGC)-teorin användas för att förutse spridningen hos injekteringsmedel i en artificiell spricka med varierande vidd?

I del a) av studien genomfördes en undersökning av alla befintliga metoder som har utvecklats för att mäta inträngningsförmågan hos injekteringsmedel. Därefter genomfördes en jämförelse mellan Filterpumpen, Filterpressen (d.v.s. två av de vanligaste metoderna i svensk injekteringsindustri) och metoden Kort spalt under så lika provförhållanden som möjligt. Studien visade att Kort spalt är tillförlitligare på grund av dess mer realistiska provförhållanden (d.v.s. geometrin, trycket och injekteringsvolymen) och är därmed en bättre utvärderingsmetod.

I del b) utvecklades en så kallad Varying Aperture Long Slot (VALS), en fyra meter lång artificiell spricka med minskande spaltvidder (från 230 till 10 μm), som är en mer realistisk metod för att studera inträngningsförmågan hos injekteringsmedel under statiska/dynamiska tryckförhållanden upp till 20 bar.

I del c) användes en lågfrekvent rektangulär tryckimpuls för att förbättra spridningen hos injekteringsmedlet genom successiv erosion av filterkakor som har byggts vid förträngningar i konsekutiva cykler. Resultaten visade en förbättring på upp till 11 gånger mer volym i mätningar med Kort spalt med 30-43 μm breda spaltvidder. Sedan, spridningen av tryckimpulserna undersöktes längs VALS. Resultaten visade att de återstående amplituderna av tryckimpulser kan vara så stora som 46% respektive 25% av den applicerade amplituden 2,0 m respektive 2,7 m in i sprickan.

I del d) användes VALS igen för att undersöka om RTGC-teorin kan användas för att bedöma spridningen av injekteringsmedel i en konstgjord spricka med variabel spaltvidd. Studien visade en förhållandevis tillfredsställande överensstämmelse mellan försöksresultaten och förutsägelserna av spridningen hos injekteringsmedel när man tog hänsyn till den hydrauliska öppningen. Som jämföreslse gav förutsägelserna baserade på den genomsnittliga fysiska öppningen (felaktigt) en betydligt snabbare spridning. Detta visar att användning av den genomsnittliga fysiska öppningen inte alltid är lämpligt vid tillämpning av RTGC-teori. Beroende på de geometriska förhållandena kan den hydrauliska öppningen ge en mer realistisk förutsägelse av spridningen hos injekteringsmedlet.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2017. p. 62
Series
TRITA-JOB PHD, ISSN 1650-9501 ; 1027
National Category
Geotechnical Engineering
Research subject
Civil and Architectural Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-217906 (URN)978-91-7729-611-9 (ISBN)
Public defence
2018-01-09, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, 114 28, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Swedish Transport AdministrationSBUF - Sveriges Byggindustriers UtvecklingsfondRock Engineering Research Foundation (BeFo)
Note

QC 20171121

Available from: 2017-11-21 Created: 2017-11-19 Last updated: 2017-11-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Search in DiVA

By author/editor
Nejad Ghafar, AliSadrizadeh, SasanPronina, ElizavetaDraganovic, AlmirLarsson, Stefan
By organisation
Soil and Rock MechanicsFluid and Climate Technology
Geotechnical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 104 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf