Groundwater inflow is a challenge in construction of tunnels in fractured bedrocks since it affects the safety function of tunnels and leads to potential problems in the surrounding environment, such as subsidence, dropdown of the groundwater table. Quantification of groundwater inflow into the tunnel is also important for design of grouting in the construction of the tunnel. Modelling groundwater flow in fractured bedrocks currently remains a challenge. Commonly used groundwater models are based on continuum assumptions and they do not consider realistic structures of discrete fractures, which leads to high potential uncertainty in prediction of tunnel groundwater inflow. This thesis focuses on prediction of tunnel groundwater inflow, using a discreet fracture-matrix (DFM) model. The DFM model is evaluated and compared with the conventional continuum model based on Darcy’s law. This DFM model considers, in particular, multi-scale heterogeneity, e.g. fracture networks and variable fracture aperture structures. Applying this DFM model, the impact of variable fracture aperture structures on tunnel inflow is investigated through stochastic analysis. The results show that under the same boundary conditions, the traditional continuum model overestimates the inflow compared to the DFM model. The difference in equivalent permeability is 2 to 3 orders of magnitude. The sensitivity analysis shows that the discreet fracture model is sensitive to the variability of fracture aperture. The estimated equivalent permeability values by discreet fracture modelling is in the order of 5×10-6 to 1×10-7 m/s for a fracture density of 1.2 fractures per square meter. This study demonstrates that the DFM represents the more realistic features of fractured rock structures, which is useful and can be used to predict groundwater inflow in fractured rock tunnels. / Grundvatteninflöde är en utmaning vid byggnation av tunnlar i sprucken berggrund eftersom det påverkar tunnlarnas säkerhetsfunktion och leder till potentiella problem i den omgivande miljön, såsom sättningar och Grundvattennivåsänkning. Kvantifiering av grundvatteninflöde till tunneln är också viktig för utformning av injektering i tätning? byggandet av tunneln. Att modellera grundvattenflödet i sprucken berggrund är för närvarande en utmaning. Grundvattenmodeller man normalt använder är baserade på kontinuumantaganden, och de tar inte hänsyn till realistiska strukturer av diskreta sprickor, vilket leder till hög potentiell osäkerhet i uppskattning av tunnelgrundvatteninflöde. Denna avhandling fokuserar på förutsägelse av tunnelinläckage, med hjälp av en diskret sprickmatris (DFM) modell. DFM-modellen utvärderas och jämförs med den konventionella kontinuummodell vilken är baserad på Darcys lag. Denna DFM-modell tar särskilt hänsyn till multi-skala heterogenitet, till exempel spricknätverk och variabla dubbelkolla. Genom att tillämpa denna DFM-modell undersöks effekten av strukturer med variabel spricköppning på grundvatteninflödet genom stokastisk analys. Resultaten visar att under samma randvillkor överskattar den traditionella kontinuummodellen inflödet jämfört med DFM-modellen. Skillnaden i ekvivalent permeabilitet är 2 till 3 storleksordningar. Känslighetsanalysen visar att den diskreta sprickmodellen är känslig möt variationen i spricköppningen. De uppskattade ekvivalenta permeabilitetsvärdena med diskret sprickmodellering är i storleksordningen 5x10-6 till 1x10-7 m/s för en spricktäthet på 1,2 sprickor per kvadratmeter. Denna studie visar att DFM representerar de mer realistiska egenskaperna hos sprickiga bergstrukturer, vilket är användbart och kan användas för att uppskatta grundvatteninflöde i sprickiga bergtunnlar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-319555 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Beydoun, Mariam |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 22646 |
Page generated in 0.0043 seconds