Geological and geotechnical investigation methods to characterise domal salt structures

• Autorzy: Bornemann O. , Heusermann S.

Warianty tytułu

PL

Geologiczne i geotechniczne metody badawcze zastosowane w analizach struktur wysadów solnych

• Konferencja: Węgiel brunatny – Energetyka – Środowisko. IV Międzynarodowy Kongres Górnictwo węgla brunatnego. Bełchatów, 6-8 czerwca 2005 r.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The design of mines and repositories in salt rock requires the exploration of salt structures which should result in a geological model of the structure including the shape, subrosion, stratigraphical sequences, petrographical facies of the saline beds, geochemical change, gas and brine content, and internal structure. Thus, investigations as seismic exploration, boreholes, drillcore description, geophysical measurements, determination of layer orientation, spatial GPR-measurements as well as geochemical investigations have to be done. This must be followed by a geotechnical safety analysis of the mine or repository construction taking into consideration the possibilities for failure that could occur during excavation, operation, and post-operation phases, as well as measures to avoid such failure. To this end, geotechnical in-situ measurements (e.g. cavity closure, large-scale deformation of the salt rock, country rock and overburden, rock stress), laboratory investigations on material behaviour (e.g. stiffness, strength, creep) and geomechanical calculations are needed. An example of geological and geotechnical investigations of a domal salt structure including old mining rooms is presented. The analysis is based on geological modelling, finite-element calculations and geotechnical in-situ measurements to assess the stability of old mining rooms during the expected operation stage of the repository mine and to demonstrate the long-term integrity of the geological barrier.

PL

Zakres badania struktur solnych sprowadza się do powstania wstępnego geologicznego modelu struktur solnych zawierającego takie elementy jak kształt struktury solnej, suberozje, sekwencje stratygraficzne danej struktury, facje petrograficzne warstw solnych, zmiany geochemiczne, skład gazu i solanki jak również i ich struktury wewnętrzne. Model geologiczny uwarunkowany jest badaniami sejsmicznymi, odwiertami geologicznymi, ścisłym opisem rdzeni, pomiarami geofizycznymi, ustaleniem orientacji warstw, przestrzennymi GPR-pomiarami jak i badaniami geochemicznymi. W związku z pracami górniczymi jak i konstrukcją podziemnych magazynów gazu i radioaktywnych odpadów taki model geologiczny staje się podstawą dla geotechnicznej analizy bezpieczeństwa. Analiza ta powinna wziąć pod uwagę możliwość wystąpienia niepowodzeń podczas ekskawacji, eksploatacji, w fazach poeksploatacyjnych jak i również uwzględnić mierniki dla uniknięcia takich niepowodzeń. Dlatego też celem powinno być wykorzystanie pomiarów geotechnicznych in situ (np. konwergencja zapadlisk, obszerna deformacja pokładów solnych, skał granicznych, nakładu, naprężenia w pokładach skalnych) badań laboratoryjnych ustalających istotne parametry materiałowe (twardość, wytrzymałość, odkształcanie się) jak również i kalkulacji geomechanicznych. Przedstawione zostały przykłady badań geologicznych i geotechnicznych jak i przykład analizy geomechanicznej struktur solnych wykonane przez BGR w słupie solnym i w nieaktywnych wyrobiskach korytarzowych i pionowych. W oparciu o modelowanie geologiczne, kalkulacje elementów skończonych i pomiary geotechniczne wykonane in situ analiza ta ma za zadanie oszacowanie stopnia stabilności nieaktywnych wyrobisk podczas przewidywanej fazy eksploatacyjnej podziemnych magazynów gazu i radioaktywnych odpadów jak i zademonstrowania integralności daleko terminowych barier geologicznych.

Słowa kluczowe

EN

salt rock; geological model; exploration; safety analysis; geomechanical stability

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Konferencje
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 112, nr 44
• Strony: 159--171
• Opis fizyczny: Biblogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bornemann O.

• Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR), Hannover, Germany

autor

Heusermann S.

Bibliografia

• [1] BEHLAU I, MINGERZAHN G., Geological and tectonic investigations in the former Morsleben salt mine (Germany) as a basis for the safety assessment of a radioactive waste repository, Engineering Geology, 61, Amsterdam 2001, 83-97.
• [2] BORNEMANN 0., BRÄUER V. , Results of geological investigations at the Gorleben salt dome, the potential repository site for radioactive waste in Germany, 7th Int. Conf. on Radioactive Waste Management and Environmental Remediation (ICEM '99), Nagoya, Japan, 26-30 Sept., 1999.
• [3] CRISTESCU N., HUNSCHE U, Time effects in rock mechanics, John Wiley & Sons, Chichester 1998.
• [4] HEUSERMANN S., Beurteilung der geomechanischen Stabilität und Integrität von Endlagerbergwerken im Salzgebirge auf der Grundlage geologischer und ingenieurgeologischer Untersuchungen, Geologische Beiträge Hannover, 2, 2001, 159-174.
• [5] HUNSCHE U, SCHULZE O., Das Kriechverhalten von Steinsalz, Kali und Steinsalz, 11 (8/9), Essen 1994, 238-255.
• [6] LANGER M., Principles of geomechanical safety assessment for radioactive waste disposal in salt structures, Engineering Geology, 52, Amsterdam 1999, 257-269.
• [7] LANGER M. , HEUSERMANN S. , Geomechanical stability and integrity of waste disposal mines in salt structures, Engineering Geology, 61, Amsterdam 2001, 155-161.
• [8] SCHULZE O., POPP T., Untersuchungen zum Dilatanzkriteriunz und zum Laugendruckkriterium für die Beurteilung der Integrität eines Endlagerbergwerks in einer Steinsalzformation, Z. Angew. Geol. 2/02, Hannover 2002, 16-22.
• [9] WALLNER M. , Die Entwicklung konzeptioneller Grundlagen für geotechnische Sicherheitsnachweise, in: Langer, M. (Hrsg.), Salzmechanik XIII, Hannover 1993.