Fracture grouting in zand

M.P.M.Sanders Royal Haskoning A. Bezuijen Deltares / TU Delft

Samenvatting

Fracture grouting in zand

Laboratoriumproeven tonen aan dat fracture grouting in zand beïnvloed wordt door de grout samenstelling en de initiële situatie van het zandpakket waarin het grout geïnjecteerd wordt. Bij groutinjectie in een onverstoord zandpakket op meer dan 10 m diepte met water-cement factoren van 1 à 2 van het grout, is sprake van compaction

Inleiding Steeds vaker is men in de bouw genoodzaakt mitigerende maatregelen toe te passen om zettingen van bestaande bebouwing tegen te gaan. Men wil de bestaande economische centra bereikbaar en aantrekkelijk houden. Om dit te bereiken worden delen van de hoofdinfrastructuur ondergronds aangelegd. Bij de aanleg van deze nieuwe ondergrondse infrastructuur moet schade aan de bestaande bebouwing door zettingen minimaal zijn. De zettingen aan bestaande gebouwen kunnen worden geminimaliseerd door gebruik te maken van de mitigerende maatregel compensation grouting. Compensation grouting is een techniek waarbij mogelijke zettingen van bestaande bebouwing worden gecompenseerd doormiddel van het injecteren van grout onder of naast deze bebouwing. Compensation grouting kan worden toegepast in de vorm van fracture grouting en compaction grouting, zie figuur 1. Fracture grouting is het scheuren (fracturing) van het grondpakket doormiddel van een groutinjectie. Hierbij wordt de grond boven de scheur opgetild. Bij compaction grouting wordt de grond rondom de groutinjectie hoofdzakelijk verdicht (compacted), waarbij lift van de grond alleen boven deze injectie optreedt. Laatst genoemde methode zorgt in het bijzonder voor een versteviging van de ondergrond.

Figuur 1 Het principe van compaction grouting (l) en Hydraulic fracture grouting (r)

34

GEOtechniek – april 2009

De techniek van compensation grouting is ontwikkeld in de 30-er jaren in de VS voor het compenseren van verzakkingen onder wegen. Sinds de 90-er jaren wordt deze techniek ook gebruikt om zakkingen ten gevolge van de aanleg van tunnels te compenseren. Voorbeelden zijn: Westminster Station in de Jubilee Line extension line bij de BigBen in Londen, het Centraal Station in Antwerpen en een winkelcentrum in Perth in Australië. In Londen is geïnjecteerd in stijve klei (London Clay). Hier is fracture grouting opgetreden. Dit is ook het geval onder het Centraal Station in Antwerpen waar in een schelpenlaag is geïnjecteerd. Er zijn sterke aanwijzingen dat er in Perth bij genoemd winkelcentrum compaction grouting is opgetreden bij het injecteren in zand. Het resultaat van compensation grouting is zichtbaar door het controleren van eventuele zettingen of lift aan maaiveld. Echter of men nu compaction grouting of fracturing toepast, is onbekend. Dit kan alleen gecontroleerd worden door het resultaat vrij te graven en dat is juist meestal onmogelijk. Om meer grip op het grouting proces te krijgen, zijn daarom grouting onderzoeken opgezet in Cambridge en in Delft. Naar aanleiding van de bouw van de Noord/ Zuidlijn is er de mogelijkheid van compensation grouting onder een paalfundering onderzocht bij de Sophia Spoortunnel. Hier is geïnjecteerd in

grouting; bij water-cement factoren van 5 tot 20 treedt fracturing op. In de praktijk is echter al bewezen dat met water-cement factoren van 1 à 2 wel scheurvorming in een homogeen zandpakket kan optreden. Dit komt doordat de grond in de praktijk verstoord is door het installatieproces ten behoeve van het compensation grouting. Dit artikel geeft een schets van de resultaten die tot nu toe in het fracture grouting onderzoek aan de TU Delft, de Universiteit van Cambridge en bij Deltares zijn bereikt.

de zandlaag waarin ook de paalpunten waren geïnstalleerd. Compenserend grouten bleek mogelijk, maar de relatie tussen de plaats van het injectiepunt en de plaats waar heffing optrad bleek onduidelijk [Grotenhuis te, 2004]. Om beter begrip te krijgen van de mechanismen die spelen tijdens compenserend grouten is er in 2001 door GeoDelft en TU-Delft in opdracht van Delftcluster en later in samenwerking met de Universiteit van Cambridge een onderzoek gestart naar fracture grouting in zand. In Amsterdam is voor de Noord/Zuidlijn compensation grouting noodzakelijk. In het centrum van Amsterdam zijn de historische panden op palen gefundeerd waarbij de paalpunten in de eerste

Figuur 2 Resultaten uit de proevenserie 2006. Links compaction grouting (met grout), rechts fracture grouting (met cross-linked gel).

zandlaag staan. De tunnel wordt onder deze 1ste zandlaag geboord. Zonder mitigerende maatregelen is de kans aanwezig dat de zettingen die kunnen ontstaan ten gevolge van het boren leiden tot onacceptabele vervormingen van de bebouwing. Door toepassing van compensation grouting onder de paalfundering worden deze zettingen gecompenseerd door grout. Het grout wordt in de grond onder de paalpunten geïnjecteerd en grond en palen kunnen wat omhoog geduwd worden. Naar verwachting kunnen met deze techniek zettingen tot enkele centimeters worden gecompenseerd. De techniek dient dan toegepast te worden onder de paalpunten van de funderingen. Theoretisch gezien is het gewenst om onder een paalfundering fracture grouting toe te passen, zodat de palen niet stuk voor stuk omhoog gedrukt worden zoals dat het geval is bij compaction grouting. Echter, de ervaringen van fracture grouting in relatief homogeen zand zijn beperkt en dat is dan ook een belangrijke drijfveer geweest om het onderzoek te starten naast de wens tot begripvorming van het grouting proces. Zowel in Delft als in Cambridge duurt het onderzoek naar fracture grouting nog steeds voort. In dit artikel zal kort worden ingegaan op de uitvoering van compensation grouting bij tunnels. Daarna zal het laboratorium onderzoek in Delft beschreven worden met enkele resultaten die afgelopen jaren bereikt zijn.

Fracture grouting in de praktijk Allereerst zal worden weergegeven hoe compensation grouting in de praktijk wordt uitgevoerd. In de schematische weergave in figuur 3 is te zien dat vanuit een schacht horizontale leidingen onder de paalfundering geplaatst worden. Door de waaiervorm ontstaat er na groutinjectie een horizontale groutplaat onder de fundering. De genoemde horizontale leidingen worden Tube à Manchette genoemd, kortweg TAM. In de TAM zitten met een constante tussenafstand openingen waar doorheen het grout wordt geïnjecteerd. Aan beide zijden van de openingen zijn ringen geplaatst en de openingen zijn afgedekt met een rubberen band. Op deze manier wordt het grout niet aan de buitenzijde langs de TAM geperst en kan na het wegvallen van de injectiedruk door de rubberen band het grout en de grond niet terugvloeien in de TAM. Met behulp van een injectieslang die op het uiteinde voorzien is van 2 packers, wordt het grout bij de juiste openingen geïnjecteerd.

Figuur 3 Schematische weergave van het compensation grouting systeem in de praktijk.

De packers zijn tijdens injectie opgeblazen, zodat de TAM aan de binnenzijde afgesloten is en het grout alleen door de betreffende opening waar de kop zich bevindt, wordt geïnjecteerd. In figuur 4 zijn de injectiekop en onderdelen van een TAM uit de praktijk afgebeeld. In de praktijk bestaat het compensation grouting proces uit 3 injectiefases: de pre-conditioning fase, de hoofdinjectie en de post-grouting fase. In de pre-conditioning fase wordt een kleine groutinjectie uitgevoerd om de ruimte rondom de TAM’s, ten gevolge van installatie, op te vullen en de omliggende grond op te spannen. In de hoofdinjectie vindt de werkelijke compensation grouting plaats en in de post-grouting fase worden eventuele nazettingen gecompenseerd. De eerste twee fasen zijn gebaseerd op het volgende theoretische concept. Het opspannen van de grond wordt uitgevoerd om de K0 naar 1 of hoger te forceren. In een homogene spanningsneutrale grond zal een breuk in verticale richting ontwikkelen, doordat de verticale spanning hoger is dan de horizontale spanning en de grond zijdelings opzij gedrukt kan worden. Door de pre-conditioning fase wordt de grond opgespannen en zal de horizontale spanning toenemen, waardoor de K0 dus toeneemt. Als K0 groter dan 1 wordt, dus de horizontale spanning is hoger dan de verticale spanning, zal de breuk in horizontale richting verder ontwikkelen en heave optreden. Dit theoretisch concept wordt niet altijd teruggevonden in de praktijk. In Antwerpen zijn bij ontgraving geen verticale fractures gevonden, maar alleen horizontale. Tijdens de proevenserie is 1 test uitgevoerd, waarbij 2 maal geïnjecteerd is (met grout met verschillende kleuren). Hierbij bleek het grout (net als in Antwerpen) bij de tweede injectie het pad van de eerste injectie

Figuur 4 Op de bovenste afbeelding zijn een aantal TAMs te zien. Op de onderste 2 afbeeldingen is de injectiekop te zien met aan het uiteinde de packers.

te volgen. Waarschijnlijk wordt de spanningstoestand al verstoord door het aanbrengen van de leidingen en is dit ook van invloed op de richting van de fractures. Uit de praktijk blijkt verder dat tijdens het compensation grouting proces het injectievolume voor de pre-conditioning vaak hoger ligt dan tijdens de hoofdinjectie. Doordat tijdens de pre-conditioning de grond voldoende wordt opgespannen, is tijdens de hoofdinjectie alleen nog een kleine injectie nodig om de zettingen te compenseren. Het injectiedebiet dat in het veld wordt toegepast, varieert van ca. 4 à 6 l/min tot ca. 8 à 10 l/min op grotere diepte, waarbij een w/c-


35

factor van 1 à 2 wordt gehanteerd. De bentoniet concentraties zijn niet altijd te herleiden doordat vaste mengsels gebruikt worden, waarvan de samenstelling fabrieksgeheim is. Verwacht wordt dat de bentonietconcentratie tussen de 3 tot 7 % ligt. Bij de opzet van de proeven werd voor de injectiedruk die optreedt tijdens fracture grouting een verhouding ‘injectiedruk / verticale spanning 5’ verwacht [De Pater, 2003]. Deze verhouding is echter in de proevenseries van 2005 en 2006 niet teruggevonden. In de proevenserie van 2008 was deze verhouding voor een aantal proeven wel uit de resultaten te herleiden.

Laboratoriumonderzoek Zoals al is aangegeven is in 2001 gestart met het onderzoek naar fracture grouting in zand. Een onderdeel van het onderzoek naar fracture grouting zijn laboratoriumproeven. Vanaf 2005 is er een aantal laboratoriumproeven uitgevoerd waarbij er gekeken is naar de grout samenstelling, verschil in type materiaal (grout of polymeer), verschil in drukken, variatie in grondeigenschappen en invloed van de installatie van de TAM. In dit artikel zijn alleen de proevenseries 2005, 2006 en 2008 besproken welke zijn uitgevoerd bij Deltares. De proeven uitgevoerd aan de Universiteit van Cambridge worden buiten beschouwing gelaten. Deze leveren overigens vergelijkbare resultaten [Gafar et al., 2008]. De opstelling voor de uitvoering van de proeven bestaat uit een cel bestaande uit 4 stalen ringen

Water niveau Buret

Grout reservoir

450

27 Plunjer pomp


Water niveau PPT

Water kamer PVC plaat

2 filters

Rubber band

390

900

36

Aan de onderkant van de opstelling en in de pvcplaat zitten drainagesleuven onder zanddichte geotextielen welke verbonden zijn met een waterburet die boven op het deksel is geplaatst. Het drainage water wordt met behulp van een drukopnemer gemeten. Aan de zijkant van de cel hangt de pomp die het grout in de injectiepijp injecteert.

Drainage buret

Luchtdruk 10-100 kPa

240

met een diameter van 90 cm en een totale hoogte van 1,08 m. De cel is gevuld met zand (h=0,84 m) dat verdicht wordt tot een relatieve dichtheid van ca. 65%. In het midden van het zandpakket is een stalen pijp gepositioneerd die fungeert als TAM. De diameter van de pijp is kleiner dan de werkelijke diameter (0,027 in plaats van 0,063 m). De spanningen zijn vergelijkbaar met de werkelijke spanningen (100 kPa). Op het zandpakket wordt een pvc-plaat geplaatst waarboven zich een waterkamer bevindt. Om de plaat worden rubberen ringen aangebracht, zodat de verbinding tussen de waterkamer en het zandpakket waterdicht is. De waterkamer boven de plaat wordt onder een druk van 100 kPa gezet, om de grondspanningen op ongeveer 10 m diepte te realiseren. De druk in deze waterkamer wordt gereguleerd via luchtdruk die aan de bovenkant van een buret wordt aangebracht. De buret zorgt ervoor dat de waterkamer altijd geheel onderwater staat. Door de waterhoogte in de buret te meten met een verschildrukopnemer zijn volumeveranderingen in de waterkamer en dus in het zandpakket te meten.

Figuur 5 Opstelling proevenserie 2005 en 2006 (maten in mm). [Sanders, 2007]

In het zandpakket wordt op 4 verschillende plaatsen de waterspanning gemeten en op 1 plaats de horizontale en verticale spanning. In figuur 5 is een dwarsdoorsnede van de opstelling afgebeeld. De opstelling is voor de proevenserie in 2008 gewijzigd. Hierop zal later dit artikel worden ingegaan. Naast het simuleren van een diepte werd de waterkamer in de proevenseries van 2005 [Kleinlugtenbelt, 2005] en 2006 [Sanders, 2007] tevens gebruikt om een voorspanning van de ondergrond te simuleren. Om de pre-conditioning fase te simuleren is in 2005 en 2006 de waterkamer onder extra druk van 300 kPa gebracht en vlak voor de injectie is die druk teruggebracht naar 100 kPa. Voor de proevenserie van 2008 is besloten de invloed van de TAM installatie te simuleren door de opstelling rondom de injectiepijp aan te passen. De proeven zijn uitgevoerd met grout mengsels variërend met een water cement factor van 1 tot 100 en bentoniet concentraties van 5, 6,2 of 7 %. Daarnaast is er in de serie van 2006 een injectie uitgevoerd met cross-linked gel, een injectiemateriaal dat wordt toegepast voor hydraulic fracturing in de olie-industrie.

Laboratoriumresultaten tot nu Fracturing bleek in de proeven lastiger te realiseren dan in de praktijk beweerd wordt. De gebruikelijke mengsels voor fracture grouting, bleken onregelmatig gevormde groutlichamen te geven, maar deze waren toch nauwelijks te duiden als fractures. Bij een hogere water-cement factor (meer dan 2) leek het resultaat meer op scheurvorming. Vanaf een w/c-factor van 20 trad veel leak off op (het mengsel wordt tijdens de injectie in de poriën geperst), waardoor er weinig materiaal resteerde voor de vulling van de fractures. Daarnaast waren de injectiedrukken erg hoog. Volgens de theorie van De Pater (2003) zou in de proefopstelling fracturing optreden bij injectiedrukken van ongeveer 5 bar. In de proeven zijn injectiedrukken tot 29 bar gevonden. In tabel 1 zijn enkele resultaten van de proevenserie 2005 en 2006 weergegeven. Test 1 is uitgevoerd in de proevenserie van 2005 en test 2 t/m 6 in proevenserie 2006. Het toegepaste bentoniet is in alle proeven geactiveerd-calcium bentoniet en het cement is Portland cement (CEM I). De injectiesnelheid bedroeg voor alle proeven 10 l/min. Naast de onderstaande gegevens zijn er proeven uitgevoerd met vliegas en silica flour als vervangers voor cement. Voor deze resultaten en achtergrondinformatie over de eigenschappen


van de hulpstoffen wordt verwezen naar Sanders (2007). Mogelijke reden voor de discrepantie in laboratoriumresultaten en praktijkervaring is het verschil in de effectieve spanningen in de grond. Dit is met behulp van een model [Bezuijen, 2008] berekend en gecontroleerd met proeven welke in de proevenserie van 2008 zijn uitgevoerd door Wilson Au en Luca Masini bij Deltares [Au en Masini, 2008]. Dit idee volgend zouden de grondspanningen bij compensation grouting lager zijn dan de oorspronkelijke spanningen die worden bepaald door het gewicht van de boven liggende grond, zoals verderop zal worden toegelicht.

initiëren. Hierdoor kan het grout verder indringen en een breuk wordt gevormd. Voorwaarde voor het fracture proces zoals hier beschreven is dat het grout op het niveau van de zandkorrels wel als een vloeistof beschreven mag worden. Wanneer het water uit het grout wordt geperst tijdens injectie en er een zogenaamde filter cake ontstaat op de overgang tussen het grout en het zand, kan die filtercake

voorkomen dat de vloeistofdruk indringt tussen de korrels, zie figuur 8, en zal de fracture stoppen. Verdere injectie is dan alleen mogelijk met hoge druk en zal leiden tot compaction grouting. Bij een lage water-cement factor zit er relatief veel cement in het grout. Dit maakt de filtercake doorlatend (ten opzichte van een filtercake van alleen bentoniet) waardoor sneller een cake van een zekere dikte kan ontstaan die fracturing onmogelijk maakt.

De relevante grout eigenschappen die van invloed zijn op het fracturing proces zullen nu nader worden behandeld.

Relevante grout eigenschappen AFPLEISTEREN

Bezuijen & Van Tol (2007) hebben beschreven hoe afpleistering van grout het fracturing proces beïnvloedt. Fracturing treedt op omdat de radiale spanning in het zand rond een breuk hoger is dan de tangentiele spanning. Dit zal nader toegelicht worden.

Figuur 6 Resultaten proevenserie 2006, Links: grout met w/c-factor 20, Rechts: grout met w/c-factor 2 [Sanders, 2007].

Als we kijken naar de zandkorrels rondom een injectiepunt, zien we dat de korrels niet homogeen verdeeld zijn zoals aangenomen wordt in de continuüm mechanica. Op het grensvlak met het zand en de groutinjectie zal tussen enkele korrels meer ruimte zijn dan bij andere. Tussen deze ruimte kan zich grout bevinden, zoals schematisch is weergegeven in figuur 7. Zo lang het grout een vloeistof is, zal de groutdruk alzijdig zijn. Door de druk worden de korrels wat naar buiten gedrukt en zal de radiale spanning op de korrels groter zijn dan de tangentiële. De hogere vloeistofdruk kan dan daar waar ruimte is tussen de korrels, de korrels opzij drukken en een breuk

zandkorrels

Test nr.

Bentoniet %

w/c –factor

Piek injectie druk kPa

Injectie type

1

5

1,4

15 *

Compaction

2

6,2

2

23,5

Compaction/ fracturing

3

6,2

5

29

Fracturing

4

6,2

20

12

Leak off, fracturing

5

6,2

200

17

Leak off, small fracturing

6

Cross-linked gel

7,5

Fracturing

* De maximale pompcapaciteit bedroeg slechts 15 bar, is later verhoogd naar 50 bar. Tabel 1 Enkele resultaten proevenserie 2005 en 2006.

zandkorrels

σθ Pf injectievloeistof

σθ

lokale vervorming

Figuur 7 Principe schets hoe fracturing geïnitieerd wordt.

zandkorrels

afgepleisterd granulair materiaal

σθ

Pf

Pf

injectievloeistof

injectievloeistof vervorming volgens ‘cavityexpansion’ theorie

Figuur 8 Principe schets van afpleistering.


37

De vorming van de filtercake bij bepaalde injectiedrukken en verschillende groutsamenstellingen is nader onderzocht door Bezuijen et al. (2007). LEAK-OFF

Leak-off is het indringen van fijne groutdeeltjes in het zandpakket. In figuur 9 is een principeschets getoond van fracturing met daarbij afpleistering en leak-off. Onderzoek van Sanders (2007) toont aan dat bij een hogere water-cement factor en dus lagere concentraties cement in het groutmengsel, meer

bentoniet deeltjes in de zandporiën kunnen indringen en dus meer leak off optreedt. I N V LO E D VA N G R O N D D E F O R M AT I E S

De proeven in Delft en ook in Cambridge worden uitgevoerd in een homogeen ongestoord zandpakket. In de praktijk zal dit echter niet het geval zijn. In de omgeving van de TAM’s zal er een spanningsverandering optreden bij het installeren daarvan. De TAM’s worden aangebracht met een boorbuis of casing die teruggetrokken wordt als de TAM op positie is. Tussen de boorbuis en de TAM bevindt zich ‘Blitzdämmer’. Dit is grout-

Figuur 9 Principe schets fracturing proces [Gafar et al. 2008].

Figuur 10 Principe schets boorbuis en TAM tijdens installatie [Bezuijen et al. 2008].

Test nr.

w/c –factor

Piek injectie druk kPa

σ'v;initial kPa

Piek σ'v kPa

Piek σ'h kPa

202

450

102

88

9 (2006)

5

2900

140

1 (2008)

5

370

102

σ'v;initial = 85 4 (2008)

1,8

600

Tabel 2 Enkele grondspanningen 2006 en 2008.

38


103

120

245

mengsel van de cementleverancier Heidelberg. Door de installatie zal de grond in eerste instantie opspannen waarna ontspanning optreedt bij het terugtrekken van de boorbuis en consolidatie van de Blitzdämmer. In figuur 10 is een principe afbeelding getoond van een boorbuis en TAM tijdens installatie met alleen grondverdringing. Uit het model van Bezuijen (2008) volgt dat door spanningsverlaging en daarop volgend spanningsverhoging door groutinjectie een andere reactie van de omliggende grond optreedt dan bij injectie van een homogeen onaangetast zandpakket. Door een spanningsverlaging ontstaat er rondom het injectiepunt een plastisch actieve zone. Een groutinjectie creëert rondom het injectiepunt een plastisch passieve zone. Als de grond rondom het injectiepunt een actieve zone betreft, zal de benodigde injectiedruk lager liggen om een plastische passieve zone te creëren dan wanneer de omliggende grond neutraal is. Voor verdere details wordt verwezen naar Bezuijen et al. (2008) en naar het onderzoek van Wang & Dusseault (1994). Wang & Dusseault (1994) hebben de spanningspreiding van de grond rond een boorgat geanalyseerd ten gevolge van belasting-ontlasting tijdens een boring. In de proevenserie van 2008 is bovenstaande theorie getoetst door de proefopstelling van 2005 en 2006 aan te passen. Om de TAM is een boorbuis ontworpen welke teruggetrokken zal worden na het vullen van de tussenruimte tussen deze boorbuis en TAM met Blitzdämmer. Hierdoor ontstaat de genoemde spanningsverlaging van het omliggende zandpakket. Na een periode van uitharding van de Blitzdämmer wordt het grout geïnjecteerd voor de fracturing proef. Het voorspannen van het pakket door de belastingverhoging door de waterkamer is niet meer uitgevoerd, omdat de pre-conditioning fase nu is vervangen door de vernieuwde opstelling, zoals omschreven is en afgebeeld is in figuur 11. Alle overige procedures zijn wel in overeenstemming met de proevenserie van 2005 en 2006. Zowel de horizontale als de verticale grondspanningen zoals gemeten met de gronddrukopnemers in het zandpakket is in de proevenserie van 2008 significant lager dan in 2005 en 2006. In tabel 2 zijn van één proef uit 2006 en 2 proeven uit 2008 grondspanningen weergegeven. Test 9 uit 2006 en test 1 uit 2008 zijn met eenzelfde groutmengsel uitgevoerd. (w/c-factor = 5, bentonietconcentratie = 6,2 %) Uit de proevenserie blijkt dat met dezelfde grout mengsels als toegepast in 2006, de injectiedrukken veel lager zijn en er ook daadwerkelijk fracturing optreedt. Hieruit volgt dat de installatie van het grouting systeem veel invloed heeft


Figuur 11 Situatieschets vernieuwde opstelling proevenserie 2008.

op het mechanisme compaction of fracturing. In figuur 12 is een resultaat van de proevenserie 2008. Hier is te zien dat fractures gevormd zijn. Voor meer resultaten van het onderzoek 2008 wordt verwezen naar komende publicatie voor ITA 2009.

Discussie & Conclusies In hoofdstuk 4 is besproken welke grouteigenschappen van belang zijn om fracturing te kunnen toepassen in een homogeen zandpakket. De filtercake mag niet te dik worden, omdat zich anders geen fracture zal vormen in de grond, en leak off moet beperkt blijven, zodat voldoende materiaal beschikbaar blijft om fracturing te kunnen voortzetten. Daarnaast is de initiële situatie van de omliggende grond van belang. Als er een spanningsverlaging is opgetreden door bijvoorbeeld installatie van de TAM’s, zal de benodigde injectiedruk om het fracture grouting te bereiken kleiner worden. Uit het onderzoek kan tot nu toe het volgende geconcludeerd worden: 1. Voor fracturing is naast de materiaaleigenschappen van het grout ook het installatieproces van belang. 2. Ontlasting van de grond voor belasting heeft een lagere injectiedruk tot gevolg. 3. Een verlaagde injectie druk betekent minder consolidatie en leak-off. Minder consolidatie leidt tot een dunnere filtercake. 4. Door minder leak-off en een dunnere filter cake blijft er meer groutmateriaal over om fractures te vullen cq. verlengen.

Figuur 12 Resultaat test 1 proevenserie 2008.

5. Fracture grouting in zand treedt op bij relatief lage injectiedrukken (tot ongeveer 15 bar) daarboven zal sprake zijn van compaction grouting.

Dankwoord Het onderzoek naar fracture grouting wordt ondersteund door Delft Cluster. De samenwerking met de Universiteit van Cambridge in dit onderzoek is als zeer stimulerend ervaren.

Referenties – Au, W. & Masini, L., 2008. Compensation grouting in sandy soils: The effect of TAM installation. Research collaboration Deltares, University of Cambridge, ‘Sapienza’ University of Rome, Delft. – Bezuijen, A., Tol, A.F.van & Sanders, M.P.M. 2008. Mechanisms that determine between fracture and compaction grouting in sand. Proc. 6st Int. Symposium on Geotch. Aspects of Underground Construction in Soft Ground, Shanghai. – Bezuijen, A., Sanders, M.P.M., Hamer, D. & Tol, A.F.van 2007. Laboratory tests on compensation grouting, the influence of grout bleeding. Proc. World Tunnel Congress, Prague. – Bezuijen, A. & Tol, A.F.van 2007. Compensation grouting in sand, fractures and compaction. Proc. XIV European Conference on Soil Mechanics & Geotechnical Engineering, Madrid. – Bezuijen, A. & Talmon, A.M. 2003. Grout the foundation of a bored tunnel. Proc ICOF. Dundee: Thomas Telford.

– Gafar, K., Soga, K., Bezuijen A., Sanders M.P.M., Tol A.F. van (2008). Fracturing of sand in compensation grouting. Proc. 6st Int. Symposium on Geotch. Aspects of Underground Construction in Soft Ground, Shanghai. – Gafar, K. & Soga, K. 2006. Fundamental investigation of soil-grout interaction in sandy soils. Report. University of Cambridge. – Grotenhuis R. te, 2004 Fracture Grouting in Theory, Modelling of fracture grouting in sand, MSc thesis, Delft University of Technology; November. – Kleinlugtenbelt, R., Bezuijen, A., Tol A.F. van, 2006. Model tests on compensation grouting. Proc. World Tunnel Congress, Seoul. – Kleinlugtenbelt, R. 2005. Compensation grouting, laboratory tests in sand. MSc thesis. Delft University of Technology. – Pater, C.J. de, Bohloli, B., Pruiksma, J., Bezuijen, A., 2003. Experimental study of hydraulic fracturing in sand. TU Delft. – Sanders, M.P.M 2007. Hydraulic fracture grouting, laboratory tests in sand. MSc thesis. Delft University of Technology. – Wang, Y., Dusseault, M.B. 1994, Stresses around a circular opening in an elastoplastic porous Medium Subjected to repeated hydraulic loading. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech abstr. Vol.31. No.6. pp. 597-616 Reageren op dit artikel? Stuur dan uw reactie vóór 29 mei 2009 naar [email protected]


39

Fracture grouting in zand

Recommend Documents