The excavation damage zone (EDZ) caused by drill and blast excavation consists of intense damage adjacent to the remaining half barrel of the blast hole, new fracturing induced by the blast and reactivation of pre-existing fractures. The properties of intense microfracturing adjacent to the half barrels of remaining blast holes are based on study of rock samples from ZEDEX-tunnel and it's extension at Äspö and the Research tunnel at Olkiluoto in Finland. The new and reactivated fracturing is based on results of mapping of slots cut in the rock in ZEDEX-project. The zone of increased porosity adjacent to half barrels, which penetrates to a depth of some centimeters was studied by using novel 14C-PMMA method. The penetration of the radial fractures, which is an order of magnitude deeper, was studied by mapping using color penetrant. Results of EDZ studies carried out at Äspö HRL in Sweden and in Research Tunnel at Olkiluoto show that the properties of EDZ can be affected significantly by engineering design. The result imply that the additional pore volume caused by distinct fracturing around the blast holes caused by state-of-the-art smooth blasting technique could be of the same order as that of the damaged zone adjacent to the surface of the half barrels.

Durch Bohr- und Sprengarbeiten entstandene Eigenschaften der Auflockerungszone: Die durch Bohr- und Sprengarbeiten entstandene Auflockerungszone besteht aus einem großen, an das Resthalbrohr des Bohrloches angrenzenden Schaden, neuer Rissbildung und einer Reaktivierung der bereits existierenden Risse. Die Eigenschaften einer immensen, an die Halbrohre der Restbohrlöcher angrenzenden Mikrorissbildung beruhen auf einer Studie ueber die aus dem ZEDEX-Tunnel gewonnenen Gesteinsproben und deren Fortsetzung im Untertage-Labor Äspö (Hard Rock Laboratory, HRL) in Schweden und im Forschungstunnel bei Olkiluoto in Finnland. Die neue und reaktivierte Rissbildung basiert auf den Auswertungsergebnissen der Schlitze, die bei dem ZEDEX-Projekt ins Gestein geschnitten wurden. Die Zone der vermehrten, an die Halbrohre angrenzenden Porösitat, die in ein paar Zentimeter Tiefe eindringt, wurde anhand der neuen 14C-PMMA-Methode untersucht. Das Eindringen der etwas tiefer gelegenen radialen Risse wurde anhand eines farbigen Eindringungsmittels untersucht. Die in Äspö und Olkiluoto durchgefuehrten EDZ-Studien zeigen, dass die EDZ-Eigenschaften wesentlich durch Engineering Design beeinflusst werden können. Das durch Bohrarbeiten verursachte Hohlraumvolumen der Rissbildung um den Tunnel herum ist ahnlich wie das Hohlraumvolumen der Bruchzone um die Bohrlöcher herum.

Caracteristiques d'une zone endommagee par le creusement resultant d'un creusement par forage et dynamitage: La zone endommagee par le creusement resultant d'un creusement par forage et dynamitage presente un endommagement intense adjacent au demi-cylindre restant du trou de mine, une nouvelle fracturation et la reactivation des fractures preexistantes. Les caracteristiques de la microfracturation intense adjacente aux demi-cylindres des trous de mine restants reposent sur l'etude des echantillons de roche en provenance du tunnel ZEDEX et de son extension au laboratoire souterrain d'Äspö (« Hard Rock Laboratory » ou HRL) en Suède et du tunnel de recherche d'Olkiluoto en Finlande. La fracturation nouvelle et reactivee repose sur les resultats du placement des rainures sur la roche dans le projet ZEDEX. La zone de porosite accrue adjacente aux demi-cylindres et penetrant à une profondeur de quelques centimètres à fait l'objet d'etudes recourant à la nouvelle methode 14C-PMMA. La penetration des fractures radiales, considerablement plus profondes, a ete etudiee par placement en utilisant un agent penetrant colore. Les resultats des etudes EDZ effectuees à Äspö et à Olkiluoto montrent que les caracteristiques de l'EDZ sont susceptibles d'être affectees de manière significative par la conception technique. Le volume vide de fracturation resultant du dynamitage autour du tunnel est du même ordre que celui de la zone concassee autour des trous de mine.service.

EDZ caused by drill and blast excavation in the Research Tunnel at Olkiluoto in Finland

The work described in this chapter has been carried out in the Research Tunnel at Olkiluoto in Finland. The Research Tunnel is situated in crystalline bedrock at a depth of 60 metres in the Olkiluoto VLJ Repository, an underground disposal facility for low- and medium-level waste generated by the Olkiluoto nuclear power plant. The Research Tunnel (Fig.1) is 47 m long and between 4 and 7 m high. The tunnel was excavated by using conventional drill and blast excavation. The damage caused by excavation was studied in field by mapping the fracturing in the tunnel and experimental deposition holes and in laboratory using 100 mm diameter samples. The results of the mapping of fractures caused by blasting on the tunnel surface have been presented by Autio & Äikas (1993) (Fig.2) and the results of fracture mapping from the experimental full scale deposition holes by Äikas & Sacklen (1995). Results of studies of the fracturing adjacent to the blast holes and the increased porosity of the disturbed zone using the 14C-PMMA technique have been presented by Siitari-Kauppi & Autio (1997, 2001).

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