The in-situ testing technique of hydraulic fracturing in boreholes is commonly used to determine the minimum in-situ stresses in rock masses. This paper describes an extensive programme of investigations using this technique which was used to select appropriate linings over a 2.5km long section of low cover in a water transfer tunnel in Lesotho. The work was carried out in four phases. The first phase was undertaken at the pre-construction stage and consisted of testing done in vertical boreholes sunk from the surface. The second phase of testing was undertaken in boreholes drilled from the tunnel. The third and fourth phases were undertaken in the same way and were done in order to refine the minimum stress profile along this section of the tunnel. The paper gives a detailed description of the techniques used and the system developed to rate the reliability of the test results.
La technique d'essai par hydrofracturation des sondages est une methode communernent utilisee pour determiner la contrainte minimale in-situ des massifs rocheux. Cet article decrit une vaste campagne d'essais menee au Lesotho et utilisant cette technique. Le programme d'investigations presente a permis de choisir les revêternents appropries d'un tunnel de transfert d'eau sur un troncon de 2.5km à faible couverture. Les operations d'investigations se sont deroulees en 4 phases. La première phase a ete realisee avant le debut des travaux et a consiste en des tests executes dans des sondages verticaux fores depuis la surface. Dans la seconde phase, les tests ont ete realises dans des sondages perces depuis Ie tunnel. Les phases trois at quatre ont ete realisees de la même manière afin d'affiner le profil des contraintes minimales sur la section du tunnel consideree. L'article donne une description detaillee des techniques utilisees et de la methode developpee pour juger de la fiabilite des resultats.
Die ‘in-situ’ hydraulische Bruchtechnik wird oft benutzt, um die minimalen natuerlichen Spannungen in Gesteinsmassen zu bestimmen. Der vorliegende Artikel beschreibt ein Testprogramrn, das fuer die ausfuehrliche Untersuchung eines 2.5 km langen Wassertransfertunnelabschnitts mit geringer Überdeckung in Lesotho durchgefuehrt wurde, um eine angemessene Wahl fuer das Abdichtungssystem entlang des Tunnels zu treffen. Das Testprogramm bestand aus vier Schritten. Der erste Schritt wurde vor Baubeginn unternommen und bestand darin, vertikale Bohrlöcher zu testen, die von der Oberflache aus eingesenkt wurden. Der zweite Schritt der Testreihe wurde in Bohrlöchern innerhalb des Tunnels durchgefuehrt. Der dritte und vierte Schritt wurde auf die selbe Weise ausgefuehrt, um das minimale Spannungsprofil entlang des Tunnel zu verbessern. Der Artikel gibt eine genau Beschreibung der angewandten Technik und des Systems, das entwickelt wurde, um die Genauigk,eit,der Testergebnisse zu beurteilen.
Hydraulic fracturing, or "hydrofraturing", in test boreholes is a well-known method of determining the in-situ stresses in rock, Which are required for the design of underground excavations, particularly major ones. This particularly applies to the global minimum, or "minor", principal stress, since the underlying principal of the hydraulic fracturing method is that it induces a fracture that is perpendicular to the direction of the minimum stress. This stress is required for the design, of containment linings in water pressure tunnels under low cover situations. Reliable calculations of the in-situ stresses from the field results (hydraulic pressures and fracture orientations) can be obtained providing experienced personnel are involved in all stages of the Investigation.
This paper presents an interesting and challenging application of the hydrofracture technique of determining the minimum stresses, which were required for the design of containment linings in a low cover section of a water transfer tunnel.
The tunnel concerned was the 45km-long Transfer Tunnel which is the headrace tunnel to the 'Muela underground hydropower station (Boniface, 1997). This tunnel was a major component of Phase 1A of the Lesotho Highlands Water Project. For the most part.
