Geological and geotechnical investigations for the Power Station Complex of the Drakensberg Pumped Storage Scheme, which is sited in an essentially horizontally interbedded sequence of sandstones, siltstones and mudstones, are described. Investigations included surface mapping, diamond drilling and surface and downhole geophysics with additional mapping and drilling in exploratory underground works. Laboratory testing of cores was conducted for indexing of the various rock types and to investigate the deterioration characteristics of the rocks for long term stability considerations of the various excavations. Rock mass design parameters were determined using large scale in situ testing methods comprising principally a monitored test excavation of the machine hall and a series of 500 ton capacity plate bearing tests on the major rock units. In situ stress measurements were also carried out from the exploratory headings. The core logging system which was developed to permit detailed geological interpretations to be made and also geotechnical zoning of the sedimentary succession for design purposes is described.
Der Bericht beschreibt die geologischen und geotechnischen Untersuchungen fur den Kraftwerkkomplex des Drakensberg Bewasserung-und Energiespeicherungsprojektes, das sich in einem hauptsflahlich horizontalen, wechselgelagerten Schichtgestein mit Sand-, Tonund Sedimentgestein befindet. Die Forschungsarbeiten umfaßten u.a. Kartographie der Gelandeoberflache, Diamantbohrungen sowie geophysikalische Untersuchungen von Oberflache und Schacht mit zusatzlicher Kartierung und Bohrungen in Sondierstollen. Die Kerne wurden im Labor ausgewertet, wo die verschiedenen Gesteinsarten registriert und die Verfallseigenschaften der Gesteine in Bezug auf langzeitige Widerstandsfahigkeit der verschiedenen Ausschachtungen ermittelt wurden. Die Parameter der Gesteinsmasse Wurden durch umfangreiche Versuchsmethoden an Ort und Stelle bestimmt. Die Tests bestanden hauptsachlich aus der ueberwachten Versuchsausschachtung einer Maschinenhalle und einer Serie von Plattenlagerungsversuchen mit 500 t Tragfahigkeit an den wichtigsten Gesteinseinheiten. Außerdem wurden von den Versuchsstollen aus Belastungsmessungen an Ort und Stelle durchgefuehrt. Eine Beschreibung des Kernregistriersystems folgt, das entwickelt wurde, urndetaillierte geologische Auswertungen zu ermöglichen und zusaltzlich die geotechnischen Begrenzungen der sedimenttlren Schichten fuer Konstruktionszwecke zu ermitteln.
Une description est donnee des investigations geologiques et geotechniques effectuees pour Ie Complexe de Centrale electrique du Projet de reservoir d''eau pompee de Drakensberg, situe en terrain consistant essentiellement d''une sequence de gres, de roches de vase et de boue durcies interstratifies horizontalement. Les investigations ont compris la cartographie de surface, des perforations de sondage au diamant et des etudes geophysiques en surface et sous terre, avec cartographie et perforation additionnelles en travaux souterrains d''exploration. Des essais de carottes furent conduits en Laboratoire en vue du classement des divers types de roches et pour rechercher les caracteristiques de degradation des roches, pour consideration de la stabilite à long terme des diverses excavations. Les parametres d''etude de la masse rocheuse furent determines par l''emploi à grande echelle de methodes de test sur place comprenant principalement un essai d''excavation surveillee de la salle des machines et des essais de capacite du support de nappe à 500 tonnes et une serie de mesures des charges fut aussi effectuee à partir des avancements d''exploration. Le systeme d''enregistrement des carottes, developpe pour permettre une interpretation geologique detaillee et aussi la repartition en zones geotechniques de la succession sedimentaire, est decrit.
The Drakensberg Pumped Storage Scheme is a dual purpose scheme designed for both energy storage and water supply purposes. The scheme is located in South Africa close to the headwaters of the Tugela River (Figure 1) and operates between two principal reservoirs separated by the Drakensberg escarpment. The scheme has an installed capacity of 1000 MW and an operating head in excess of 500 m.
(Figure in full paper)
The principal engineering elements of the scheme are indicated on Figure 2 and comprise (for the generating mode):
Headworks - including intake channel, portals and headrace tunnels
Pressure tunnels and shafts - including surge shafts, pressure shafts, pressure tunnels and penstocks
Power Station Complex - including valve hall, machine hall, transformer hall, control block, surge chambers and associated access tunnels.
Tailworks - including tailrace tunnel, portal and outfall excavation.
