This study aimed to develop high-efficiency grouting techniques under deep-depth conditions by experimentally verifying the applicability of various injection materials. Particle size analysis and injection model experiments were conducted with Ordinary Portland Cement (OPC) and Micro Cement (MC) to evaluate the injection performance of each material. Using Barton's Cubic Network theory, the rock fracture spacing was calculated for domestic deep-depth standards, specifically below 40 meters underground. The analysis of particle size passability under selected conditions showed that MC could pass through the rock fracture gaps, while OPC could not. According to the results of the injection model experiments using experimental devices and area calculation software, OPC failed in injection due to its larger particle size, whereas MC was capable of injection even under high-viscosity conditions. Based on these findings, the study quantitatively and visually derived the applicability of grouting materials under deep-depth conditions, and high-viscosity MC material is expected to be effective for waterproofing enhancement in deep-depth rock fracture surfaces.
A detailed understanding of the mechanical behaviors for crushed coal rocks after grouting is a key for construction in the broken zones of mining engineering. In this research, experiments of grouting into the crushed coal rock using independently developed test equipment for solving the problem of sampling of crushed coal rocks have been carried out. The application of uniaxial compression was used to approximately simulate the ground stress in real engineering. In combination with the analysis of crack evolution and failure modes for the grouted specimens, the influences of different crushed degrees of coal rock (CDCR) and solidified grout strength (SGS) on the mechanical behavior of grouted specimens under uniaxial compression were investigated. The research demonstrated that first, the UCS of grouted specimens decreased with the decrease in the CDCR at constant SGS (except for the SGS of 12.3 MPa). However, the UCS of grouted specimens for constant CDCR increased when the SGS increased; optimum solidification strengths for grouts between 19.3 and 23.0 MPa were obtained. The elastic moduli of the grouted specimens with different CDCR generally increased with increasing SGS, and the peak axial strain showed a slightly nonlinear decrease with increasing SGS. The supporting effect of the skeleton structure produced by the solidified grouts was increasingly obvious with increasing CDCR and SGS. The possible evolution of internal cracks for the grouted specimens was classified into three stages: (1) cracks initiating along the interfaces between the coal blocks and solidified grouts; (2) cracks initiating and propagating in coal blocks; and (3) cracks continually propagating successively in the interfaces, the coal blocks, and the solidified grouts near the coal blocks. Finally, after the propagation and coalescence of internal cracks through the entire specimens, there were two main failure modes for the failed grouted specimens. These modes included the inclined shear failure occurring in the more crushed coal rock and the splitting failure occurring in the less crushed coal rock. Both modes were different from the single failure mode along the fissure for the fractured coal rock after grouting solidification. However, compared to the brittle failure of intact coal rock, grouting into the different crushed degree coal rocks resulted in ductile deformation after the peak strength for the grouted specimens was attained.
Kim, Hyoung-Soo;Baik, Keon-Ha;Kim, Jung-Yul;Kim, Yoo-Sung;Sohn, Ho-Woong
Journal of the Korean Geophysical Society
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v.5
no.3
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pp.175-198
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2002
The techniques using geophysical methods were adopted to obtain quantitative criteria for assessment of grouting effectiveness. Various surface and borehole geophysical surveys including seismic, GPR(ground penetrating radar), resistivity and electromagnetic methods were conducted in fractured rock pilot site before and after grouting execution. However, it is not enough that geophysical data provide criteria for field engineers to confirm the grouting effectiveness in that site even though there is somewhat difference before and after grouting. This study will be continued for the detailed criteria and assessment of grouting effectiveness in other sites.
Backfill grouting and consolidation grouting are major reinforcing methods that enhance the stability of tunnel by filling the gap between the tunnel lining and the ground and increasing the stiffness of the ground. However, the effect of the grouting on the tunnel lining is not well established. Field measurements such as pressuremeter test, Lugeon test, and lining instruments were peformed to analyze the grouting effect on the tunnel lining for a waterway tunnel. The elastic modulus was increased up to 5 times than that of original rock mass due to consolidation grouting. This study shows that only 10% of grout pressure was acting on the back face of the tunnel lining. The final results are expected to be used for the design of the concrete lining.
Kim, Donggyou;Koh, Sungyil;Lee, Jeongyong;Lee, Chulhee
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.6
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pp.699-714
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2022
The objective of this study is to suggest a safe and economical pillar reinforcement method when very near-twin tunnels with a minimum interval of 1 m passes through a soft zone such as weathered soil or weathered rock. A standard cross-sectional view of a two-lane road tunnel was applied to suggest a pillar reinforcement method for the very near-twin tunnels. The thickness of the pillar was 1 m. The ground condition around the tunnel was weathered soil or weathered rock. There were four reinforcement methods for pillar stability evaluation. These were rock bolt reinforcement, pre-stressed steel strand reinforcement, horizontal steel pipe grouting reinforcement, horizontal steel pipe grouting + prestressed steel strand reinforcement. When the ground condition was weathered soil, only the pillar reinforced the horizontal steel pipe grouting + prestressed steel strand did not failed. When the ground condition was weathered rock, there were no failure of the pillar reinforced the horizontal steel pipe grouting or the horizontal steel pipe grouting + prestressed steel strand. It is considered that the horizontal steel pipe grouting reinforcement played a role in increasing the stability of the upper part of the pillar by supporting the upper load applied to the upper part of the pillar.
Soil and rock improvement and reinforcement techniques are applied to achieve safe tunnel excavation in difficult geological conditions. The Umbrella Arch Method(UAM), one of the auxiliary techniques, is used to reduce ground permeability and improve stabtility of the tunnel by inserting a series of steel pipes into ground around the crown inclined to the longitudinal axis of the tunnel. Additionally, multi-step grouting is added through the steel pipes. UAM combines the advantages of a modern forepoling system with the grouting injection method. This technique has been applied in subway, road and utility tunneling sites for the last few years in Korea. This paper presents the results of analysis of the case studies on ground movements associated with UAM used in the Seoul Subway line 5 constructon site. Improvement of tunnel stability and decrease of ground settlement expected with pipe insertion are also discussed. Finally, the method to minimize ground settlements caused by NATM tunnelling are suggested.
Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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2001.10a
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pp.25-36
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2001
록볼트의 작용효과는 지반이 굴착되어 안정화되는 초기 1달간이 가장 중요하고 품질관리 문제는 지반조건에 따라 부식에 대한 문제가 있으나, 기존의 전면접착형 록볼트의 경우도 작업여건상 그 확실성은 떨어지는 것이 현실이다. 또한 작업이 시간소모가 크고, 볼트의 지지효과도 충진재가 고결되어야 발효되는 약점을 갖고 있어, 일본, 말레이시아, 유럽 등에서 전면 마찰형 즉시 지보기능이 가능한 Swellex Bolt를 영구지보재로 사용하고 있는 경향이 있다. 기존의 전면 접착형 SN Bolt(이형철근)로써 Grouting 몰탈볼트와 Cem Bolt로 설계된 장대·대단면 도로터널 지보재를 현대식 Swellex Bolt로 대체 설계변경이 가능한 것인지에 대하여 볼트의 지지력 시험(Pullout Test), 볼트재질의 내구성 연구 및 설계변경에 따른 수치해석 등을 실시하여, 볼트로써 지지력을 확인하고, 재질의 안전성을 조사한 후 시공 사이클 타임을 줄이며, 견고하고 시공성이 우수한 Swellex Bolt로의 설계변경을 제안하게 되었다.
Grouting is an operation often carried out to consolidate and seal the rock mass in dam sites and tunnels. One of the important parameters in this operation is grouting pressure. In this paper, analytical models used to estimate pressure are investigated. To validate these models, grouting data obtained from Seymareh and Aghbolagh dams were used. Calculations showed that P-3 model from Groundy and P-25 model obtained from the results of grouting in Iran yield the most accurate predictions of the pressure and measurement errors compared to the real values in P-25 model in this dams are 12 and 14.33 Percent and in p-3 model are 12.25 and 16.66 respectively. Also, SPSS software was applied to define the optimum relation for pressure estimation. The results showed a high correlation between the pressure with the depth of the section, the amount of water take, rock quality degree and grout volume, so that the square of the multiple correlation coefficient among the parameters in this dams were 0.932 and 0.864, respectively. This indicates that regression results can be used to predict the amount of pressure. Eventually, the relationship between the parameters was obtained with the correlation coefficient equal to 0.916 based on the data from both dams generally and shows that there is a desirable correlation between the parameters. The outputs of the program led to the multiple linear regression equation of P=0.403 Depth+0.013 RQD+0.011 LU-0.109 V+0.31 that can be used in estimating the pressure.
Fissured rock and soft ground always suggest, problems in the construction of the underground space. The stress release of the weak underground material by opening the underground space with a soft ground, fissures and joints can lead to the failure of the opening. Grouting of the weak rock and the soft ground, which is a process of injecting some bonding agents into the soft ground, is one of the measures to reinforce the soft ground and to prohibit the failure of the underground construction due to the stress release. The proper installation of the grouting is essential to ensuring the safety of the tunneling operation, so that the evaluation of the grouting performance is very significant. The general procedure of evaluating the grouting is coring the grouted section and measuring the compression strength of the core. However, sometimes when the grouted section is at the crown of the tunnel and the grouting is installed at a wide section, the coring is not good enough. This study is oriented to propose a new and a non-destructive procedure of evaluating the grouting performance. The proposed method is based on the wave propagation of elastic waves, and evaluates the shear stiffness of the ground and investigates the anomalies such as voids and cracks. The SASW ( Spectral-Analysis-of-Surface-Waves) method is one of the candidate s to make the inspection of the pouting performance, and is adopted in this study. The practical grouting activity was monitored by SASW method, and the proposed method was applied to the inspection of the grouting performance to check the verification of the proposed method.
The ground reinforcement effect of pressure grouting depends on grout penetration into ground. It is not, however, easy to predict the grout penetration in the design process because of the heterogeneity of ground conditions. This study investigates the proper grouting pressure and grouting method through laboratory model tests for pressure grouting using loose to medium dense crushed rock and sandy ground using specially designed and fabricated device. The optimum injection pressure, grout quantity and injection time are investigated through performing pressure grouting under changing conditions of injection in this test. From the test results, it was found that optimum injection pressure covers the range of 3 to 4kg/cm$^2$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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