Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.08.1984, Blaðsíða 20
Mynd 22.
A) Bergnmasi meö ósamfelldu sprungumynslri. Brol sem myndasl gegniun bergið fceri að
hlula eflir sprungum sem fyrir eru, og að hlula eflir nýjuin brolum í ciður heilu bergi (Sveinn
Þorgrímsson 1981).
B) Brolferill Mohrsfyrir ósprungið berg (efri ferillinn) og fyrir samfiellda sprungu (neðriferill-
inn). Viðnámshornið er mun slcerra fyrir heill berg ^ 1 en fyrir sprunguna h Á milli
þessara línu vceri brotferill fvrir bergmassa með ósanijeliclu sprungumynstri eins og a mync/ A.
(Goodman 1976, breyll).
vinsælduni víða um heim (Attewell og
Farmer 1976). Til djúpmælinga telst
"hydraulic fracturing”, sem kalla
mætti ”vökvabrot” og ”hydraulic
injection test”, eða "vökvaopnun”, cn
þar er vatni dælt inn í sprungur sem
fyrir eru í berginu (Cornet 1984).
Hydraulic fracturing aðferðin byggist á
því að bergið er brotið við háan
vökva|irýsting, sem er fall al 0\ (mesta
höfuðspcnna) en lega sprungunnar sem
myndast er í stefnu jrvcrl á <73 (minnsta
höfuðspenna).
Vökvabrotið fer l'ram á þann hátt, að
tvöfaldur pakkari cr settur niður á próf-
unarbilið, sem er i þéttu og ósprungnu
bcrgi (mynd 30). Prófunarbilið er
yfirleitt innan við I m, en það fer að
mestu eftir stærð kerfisins sem notað er
til prófunarinnar. Eftir að prófunar-
bilinu hefur verið tryggilega lokað af
með pökkurunum er vatni dælt inn á
prófunarbilið og þrýstingurinn hækk-
aður jal'nt og þctt þar til bergið brotnar
(Pci), en þá cr allri dælingu hætt (mynd
31). Um leið og brotþrýstingnum Pc| cr
náð fellur þrýstingurinn, þar sem
rúmtakið vex, þ.e. vatnið í
prófunarbilinu llæðir út i sprunguna.
Nýtt þrýstijafnvægi (Ps) næst síðan við
hið nýja rúmmál. Prófunin er end-
urtekin og ný gildi fyrir opnunar-
þrýsting (Pc2) og lokaþrýsting (P^) eru
fengin (Haimson 1978).
Láréttu höfuðspennurnar ((JHmin °g
crHmax) eru síðan reiknaðar samkvæmt:
t^Hmin = Ps
t7Hmax= 3PS Pc2 Po
(P0 = gropuþrýstingur)
lóðrétta spennan er:
crv= dýpi x mettuð rúmþyngd
bergsins.
Sprungan, sem myndast við brotið er,
eins og áður greindi, þvert á cr3. Stefna
sprungunnar og halli eru nú mæld með
afsteypupakkara og áttavita. Afsteypu-
pakkarinn er nokkuð lengri en próf-
unarbilið, venjulega um 1—2 m. Hann
er úr mjúku gúmmíi eða teflon og er
honum þrýst út í holuveggina við mik-
inn þrýsting og haldið þannig í um 45
mínútur. Yfirborð afsteypupakkarans
afmyndast við þennan mikla þrýsting og
mótar allar ójöfnur holunnar, þar á
meðal sprunguna.
Á meðan á mótun stendur er stefna
pakkarans í holunni fundin. Áttaviti er
sendur niður í holuna og getur liann
aðeins sest á pakkarann á einn veg, og
er því innbyrðis afstaða þeirra alltaf
þekkt. Þegar áttavitinn er sestur er tekin
af honum mynd með þar til gerðri
myndavél og fæst þannig raunverulcg
stefna pakkarans og sprungnanna.
Á íslandi hafa bergspennumælingar
vcrið gerðar á 5 stöðum þar sem jarð-
göng hafa verið gerð eða fyr-
irhuguð. í jarðgöngum Búrfellsvirkj-
unar og í Strákagöngum voru gerð-
ar spennumælingar með yfirborun
(overcoring) á byggingartíma (Hast
1966 og 1967). Vökvabrotsmælingar
(hydraulic fracturing) í borholum voru
gerðar við Blönduvirkjun 1979 (Ágúst
Guðmundsson o.fl. 1982) og Fljótsdals-
og Sultartangavirkjanir 1981, sjá mynd
32 (Haimson 1981).
Við Fljótsdalsvirkjun urðu niður-
stöður þær, að lárétt bergspenna mun
skipta litlu máli þegar stöðvarhellinum
verður valinn stefna, cn á því dýpi (500
m) mældist lág lárétt spenna (5-6
MPa) og nær því jöfn úr öllum áttum.
Stefna stöðvarhellisins ræðst því ckki af
spennuástandinu heldur frekar af helstu
sprungustefnum á svæðinu. Mesta
spenna á stöðvarhússtæðinu er sú
lóðrétta (13-14 MPa), sem er reiknuð
úi frá þunga bergstaflans, og er luin
2-3 x hærri en lárélt spenna á þessu
dypi. Þetta spennuhlutfall þarf að hafa í
liuga við hönnun stöðvarhellisins.
Á jarðgangaleiðum Blönduvirkjunar
36 — TÍMARIT VFÍ 1984