A computer program was developed to simulate transient strains and stresses during an overcoring in the situ stress measurement. The solution is based on superpositioning of elastic stresses. The measured strains can be compared with the calculated ones to check if the measured transient behaviour is accordant with the interpreted in situ state of stress. If not, the in situ state of stress can be calculated based on any transient or final strain values. The transient stresses can be compared with the strength envelope of intact rock and thereby estimate the core damage potential. Technically, the developed code fulfilled all the objectives, and the numerical error was found to be less than 5%. The basic idea can be applied also for different overcoring probes with minor modifications and recalculation of stress tensors. The analysed case studies showed clearly the advance of having an objective and practical quality control method to study the reliability of the in situ stress measurement data. The study was set up and funded by the nuclear waste management companies Posiva Oy (Finland) and Svensk Karnbranslehantering AB (Sweden).

Un programme informatique a ete developpe pour simuler des tensions et des contraintes passagères pendant la mesure in situ de contrainte de surcarottage. La solution se fonde sur une superposition de contraintes elastiques. Les contraintes mesurees peuvent être comparees avec celles calculees pour verifier si le comportement passager mesure correspond à l'etat de contrainte in situ interprete. Sinon, l'etat de contrainte in situ peut être calcule à partir de n'importe quelle valeur de contrainte passagère ou finale. Les contraintes passagères peuvent être comparees avec l'enveloppe de force de roche intacte et ainsi il est possible d'evaluer le potentiel de degats au noyau. Techniquement le code developpe a rempli tous les objectifs, et le taux d'erreur s'est revele être inferieur à 5 %. L'idee de base peut être appliquee aussi pour differentes experiences de surcarottage avec des modifications mineures et le recalcul de tenseurs de contrainte. Les etudes de cas analysees ont montre clairement l'avantage d'avoir une methode de contrôle de qualite objective et pratique pour etudier la fiabilite de donnees de mesure de contrainte in situ. L'etude a ete fondee et financee par les societes de gestion de dechets nucleaires Posiva Oy (Finlande) et Svensk Karnbranslehantering AB (Suède).

Es wurde ein Computerprogramm entwickelt, um Transient-Beanspruchungen und Spannungen wahrend eines Überentkernens in situ-Spannung-Messung zu simulieren. Die Lösung beruht auf Superpositionierung von elastischen Spannungen. Die gemessenen Beanspruchungen können mit den berechneten Daten verglichen werden, um nachzupruefen, ob das abgemessene Transient-Verhalten mit dem interpretierten in situ-Zustand der Spannung uebereinstimmt. Wenn nicht, kann der situ-Zustand der Spannung auf irgendwelchen Transient- oder endgueltigen Beanspruchungswerten berechnet werden. Die Transiet-Spannungen können mit dem Starke- Umschlag des intakten Felsens verglichen werden und dadurch ein Kernbeschadigungspotential kalkulieren. Technisch erkannte der entwickelte Code alle Ziele und hat gefunden, dass die numerische Fehler weniger als 5 % waren. Grundsatzlich können auch verschiedene Überentkernen-Untersuchungen mit kleineren Modifizierungen und Wiederberechnung des Spannung-Tensors angewandt werden. Die analysierten Fallstudien zeigten deutlich den Fortschritt, objektive und praktische Qualitatskontrollmethode zu haben, die Zuverlassigkeit in Situ-Spannung-Messung-Daten zu studieren. Die Studie wurde aufgestellt und durch Atommuell-Management-Firmen Posiva Oy (Finnland) und Svensk Karnbranslehantering AB (Schweden) finanziert.

Introduction

When designing an undergroud excavation for great depth, i.e. normally high stress conditions, it is important to have a reliable knowledge of:

  • the magnitude and orientation of the in situ state of stress

  • the strength and critical stress states of the intact rock

  • the pre- and post-failure deformation behaviour of the rock

  • the rock mass quality

With an increasing depth and rock stress-strength ratio, the core sample for laboratory testing can be damaged but far more difficult and vulnerable will be the measurement of the in situ state of stress (Martin & Stimpson, 1994, Martino et al., 1997). Practically, only vertical boreholes can be used if the target area is deep below the ground surface. The three dimensional stress tensor can be measured in one point using the three dimensional overcoring methods or interpreted for a larger volume by reopening of the existing fractures (Amadei & Stephansson 1997). In a crystalline rock reasons for unsatisfactory in situ stress measurements can be;

  • discontinuity close stress cell

  • unrecognized anisotropy of the rock (Martin & Christiansson, 1991)

  • heterogeneity of the rock

  • stress or strain induced damage of a pilot hole wall or core

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