Tietopankki

Tietopankki

Posiva julkaisee työraportteja sekä Posiva-raportteja. Vuodesta 2006 lähtien lähestulkoon kaikki raportit on julkaistu verkkosivuilla, ja ne löytyvät tietopankista. Tietopankista löydät myös Posivan julkaiseman Posiva tutkii -tiedotuslehden, vuosikertomukset sekä yhteenvedot Olkiluodon ja Loviisan voimalaitosten ydinjätehuollon toiminnasta. Lisäksi tietopankista löytyy hyödyllistä opetusmateriaalia.

Posivan kuvapankkiin pääset tästä.

Uusimmat julkaisut


Työraportti 2018-15

Takaisin

Nimi:

ONKALO POSE Experiment – 3DEC Back-Analyses

Raportin kirjoittaja:

Hakala, M., Valli, J., Juvani, J.

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

104

Tiivistelmä:

ONKALO POSE KOE - 3DEC TAKAISINLASKENNAT

POSE-kokeella, Posiva’s Olkiluoto Spalling Experiment, selvitettiin soveltuuko Kanadan Underground Research Laboratorion graniitille (URL) ja Ruotsin Äspö Hard Rock Laboratorion (HRL) dioriitille kehitetty hilseilylujuuskriteeri Olkiluodon migmatiitille. POSE-koe suoritettiin ONKALO-tutkimustiloissa 345 m syvyydellä sijaitsevassa kalliomekaaniikan tutkimuskuprikassa ONK-TKU3. Kokeen kaksi ensimmäistä vaihetta suoritettiin pilarikokeena. Ensin porattiin kaksi vierekkäistä, halkaisijaltaan 1.542 metristä reikää. Reikien väliin jätettiin 0.87 metriä paksu pilari. Seuraavassa vaiheessa toinen rei’istä täytettiin diabaasihiekalla ja reikien välistä pilaria lämmitettiin ulkopuolelta. Kokeen kolmas vaihe suoritettiin erillisessä, tutkimuskuprikan perälle poratussa reiässä. Alumiinioksidilla täytettyä reikää lämmitettiin sisältäpäin kahdeksalla vastuksella. Kaikki kolme vaihetta kasvattivat reikien pinnalla vaikuttavaa tangentiaalijännitystä joko mekaanisesti tai lämpömekaanisesti.

Kokeissa Olkiluodon migmatiitti vaurioitui leikkautumalla eikä hilseilemällä kuten URL:n graniitti ja HRL:n dioriitti. Käyttäytymisen ymmärtämiseksi POSE kokeen vaiheet takaisinlaskettiin epäjatkuvan materian elementtimenetelmän sekä rako- ja partikkelimekaniikan menetelmin. Tässä työssä kallion käyttäytymistä pyrittiin kuvaamaan kolmiulotteisella heterogeenisellä ja anisotrooppisella epäjatkuvalla elementtimenetelmällä (3DEC, Itasca 2017). Malli sisälsi tutkimuskuprikan ja reikien geometrian sekä kolmiulotteisen geologisen kuvauksen, implisiittisen tai eksplisiittisen foliaation sekä muutamia kontaktipintoja. Ehjälle kivelle käytettiin jäännöslujuusmallia missä koheesio pienenee ja kitka mobilisoituu vaurion funktiona (CSFH).

POSE-alueen suurimman puristusjännityksen suunnan tulkinta on epäselvä, mutta toisaalta vaakatasossa vaikuttavien suurimman ja keskimmäisen komponentin suuruuksien ero on vain kohtalainen. Alustavan suuntatarkastelun perusteella jännitystila asetettiin nykyisen jännitystilatulkinnan Stress Model 1 mukaiseksi, missä suurimman puristuksen σ1 suunta on 112°.  Tämä tehtiin käytännöllisistä syistä, jotta materiaaliparametrit voitiin kalibroida vastaamaan havaittuja vaurioita, sillä jännitys-lujuus suhde määrittää vaurion.

Alustavat suonigneissin ja kontaktien parametriarvot olivat pitkälti Valli & Hakala 2016 mukaisia, mutta pegmatiittigraniitin (PGR) lujuus nostettiin kolmiaksiaalikoetulosten perusteella (True Triaxial Tests). Myös jäännöskitkakulman kehittymistä nopeutettiin OL-KR10 kairareiän vaurio-ohjattujen (Damage Controlled test) kokeiden tulosten perusteella. Suonigneissin (VGN) muodonmuutosanisotropian (E/E´= 1.4) vaikutusta vaurioitumiseen testattiin fyysisesti mallinnetuilla foliaatiopinnoilla.

Takaisinlaskennan ensimmäisenä vaiheena oli syötetyn lämpötehon ja lämmönjohtumisen kalibrointi mittaustuloksia vastaavaksi.  Lopputuloksena lämmitystehoja pienenettiin vaiheessa kaksi 87.5% ja vaiheessa kolme 75%. Pilarikokeen alueella nostettiin sekä VGN:n että PGR:n diffusiviteettia. Vaiheen kolme kalibrointi ei vaatinut diffusiviteetin muutosta. Teoreettisen lämmönsyöttötehon pienentäminen johtui pääasiassa kiehumisesta ja höyrystymisestä.

Alustava lujuusominaisuuksien kalibrointi tehtiin kimmoisten jännitysten perusteella ja kalibrointia tarkennettiin kimmoplastisilla laskennoilla.  Näkyvän vaurion rajana pidettiin 0.5 mm leikkautumaa vastaava muodonmuutosta. Lopuksi VGN:n matriisin ja foliaatiopinnan sekä PGR:n lujuuksia ja jäännöslujuutta muokattiin vielä lämpömekaanisten simulointien aikana niin, että vaurioiden syntyhetket, sijainnit ja syvyydet vastaisivat mahdollisimman hyvin havaintoja. Kalibrointia täydennettiin lopuksi herkkyystarkastelulla, jossa tutkittiin VGN/PGR kontaktin ja reiän pinnan välisen kulman vaikutusta leikkautumiseen.

Kalibrointi käsitti yhteensä 32 simulaatiota. Tapaukset 16 ja 24, missä kalliomassan matriisin lujuutta kasvatettiin 25% ja foliaation (heikkoussuunnan) ja kontaktien lujuutta pienennettiin 25%, antoivat parhaan vasteen pilarikokeen vaiheille 1 ja 2. Tapauksessa 16 foliaatio mallinnettiin implisiittisesti ja tapauksessa 24 eksplisiittisesti. Porauksen jälkeen, vaihe 1, pegmatiittigraniittiin (PGR) syntyi pieniä vetomyötöalueita, VGN/PGR kontaktien leikkautuessa noin 0.2 - 0.3 mm. Toisessa vaiheessa lämmitys synnytti suurimmat myötöalueet ONK-EH2 -reiän eteläiseen seinämään ja reikien väliseen pilariin molemmin puolin. Malli ei pystynyt kuitenkaan kuvaamaan VGN:n foliaation mukaan ohjautuvaa vauriota ilman, että PGR lujuutta kasvatettiin epärealistisen korkeaksi. Vertailupisteiden jännityspolut paljastivat, että pisteissä joissa vaurio todellisuudessa tapahtui, mutta joissa sitä ei simuloinnissa onnistuttu toistamaan, olisivat vaurion syntymiseksi vaatineet optimaalisessa kulmassa kulkevan foliaation. Kokeen venymäliuskahavaintojen ja simuloitujen muodonmuutosten perusteella laskentamallit myötäävät liian aikaisin ja liian paljon. Vaiheen 3 viimeisissä tapauksissa (30 ja 32) simuloidut vauriot olivat selvästi havaittuja VGN/PGR kontaktivaurioita pienempiä jännitysten saavuttaessa juuri kalliomassan matriisin että foliaatiopintojen lujuuden. Kolmannen vaiheen muodonmuutosten vertailu ei ollut mahdollista, koska venymäliuskamittaustulokset olivat epäluotettavia.

Takaisinlaskennan tulokset olivat huomattavasti ennustelaskentoja realistisemmat ja 3DEC:lla pystyttiin simuloimaan syntyvien vaurioiden ajankohta, sijainti ja syvyys melko hyvin, vaikkakin jatkuvuus oli yliarvioitu. Tuloksen suurimmat epävarmuudet liittyvät oletettuun in situ jännitystilaan, kalliomassan lujuusparametrien ja jäännöslujuuden kehityksen arviointiin laboratoriokokeiden perusteella, ettei käytetty 3DEC malli pysty kuvaamaan raon kasvua ja uusien rakojen syntyä ja käytetyn geologisen mallin epätarkkuus reikien lähiympäristössä. Pilarikokeen toisen reiän soratäyttö on saattanut vaikuttaa tuloksiin. Hoek-Brown myötökriteerin testaaminen yhtenä vaihtoehtona olisi antanut arvokkaan vertailutuloksen. Koska jännitystila pidettiin vakiona tuloksen voisi tulkita myös niin, että jännitystila reikien pinnalla olisi todellisuudessa ollut 25% korkeampi. Koska litologian kontrolloimaa vauriota ei pystytty simuloimaan puuttuu käytetyltä jatkuva/epäjatkuvan materiaalin mallilta kyky kuvata suuntautuneen suonigneissin perustavanlaatuinen vauriomekanismi, jossa litologisesti heterogeenisen materian plastinen muodonmuutos keskittyy heikoimpiin anisotrooppisiin osiin. Vaihtoehtoisia lähestymistapoja olisivat bonded block model (BBM) tai partikkelimekaaninen simulointi (PFC).

Suosituksena esitetään reikien ONK-EH1 ja ONK-EH2 välisen pilarin vaijerisahausta vaurioiden todellisen laajuuden selvittämiseksi esim. tietokonekerroskuvauksella, pyyhkäisyelektronimikroskoopilla tai energiadispersiivisella röntgenspektroskopialla. Myödönjälkeisen lujuuskehityksen määrittely yksiaksiaalisten DC-testien perusteella tarjosi kokonaisuutena paremman vasteen, joten vastaavien testien käyttö Olkiluodon kiville on suositeltavaa.

Avainsanat:

POSE, simulaatio, takaisinlaskenta, jännitys, vaurio, muodonmuutos, kalibrointi, foliaatio, anisotropia

Tiedosto(t):

WR 2018-15_web (pdf) (34.9 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli:
Tämä sivusto käyttää evästeitä sivuston käyttöä koskevien tietojen keräämiseksi. Kun käytät tätä sivustoa, hyväksyt evästeiden käytön.
Sulje

Evästekäytännöt

Tätä sivustoa käyttämällä hyväksyt, että voimme asettaa evästeitä tietokoneellesi tai mobiililaitteeseesi.

1. Mitä evästeet ovat?

Evästeet ovat pieniä datatiedostoja, jotka siirtyvät tietokoneellesi, kun otat yhteyden johonkin verkkosivustoon. Evästeet tallentuvat selaimen käyttämien tiedostojen yhteyteen.

Lisätietoa evästeistä saat sivulta www.aboutcookies.org.

2. Miksi evästeitä käytetään?

Evästeet tunnistavat tietokoneesi, kun tulet sivustolle uudelleen. Ne muistavat myös sivustolla aikaisemmin tekemäsi valinnat ja parantavat siten sivuston käyttökokemusta. Evästeiden avulla pystyy esimerkiksi tunnistamaan käyttäjän laitteet sekä mukauttamaan mahdollisia mainoksia sivuilla sekä mahdollisissa muissa palveluissa.

3. Mitä evästeitä käytetään?

Jotkin evästeet ovat sivustomme teknisen toiminnan ja käytön vuoksi välttämättömiä. Nämä evästeet eivät kerää käyttäjästä tietoa, jota voitaisiin hyödyntää markkinoinnissa tai muistamaan käyttäjän valitsemia sivustoja.

Suorituskykyä mittaavat evästeemme keräävät tietoa siitä, miten käyttäjät käyttävät verkkosivujamme (esim. eniten käytetyt sivut, mahdolliset virheviestit). Nämä evästeet eivät kerää käyttäjistä tunnistettavia tietoja, vaan ne ovat anonyymejä ja niitä käytetään ainoastaan parantamaan nettisivujen toimivuutta.

Sivuilla olevat kolmansien osapuolten liitännäispalvelut (esim. mainokset, YouTube-videot, Google-tilastointi tai Facebook-liitännäiset) saattavat tallentaa käyttäjän tunnistamiseen käytettävää tietoa, mihin emme valitettavasti voi vaikuttaa. Jos haluat estää niitä seuraamasta liikkumistasi verkossa, voit kytkeä ns. kolmannen osapuolen evästeet pois käytöstä selaimesi asetuksista. Ohjeet löydät selaimesi ohjesivuilta.

Sivuillamme saattaa olla myös painikkeita, jotka helpottavat sisällön jakamista eri verkkoviestintäympäristöihin ja sosiaaliseen mediaan. Jos käytät näitä painikkeita, valitsemaltasi palvelulta voidaan asettaa eväste päätelaitteellesi. Nämä evästeet eivät ole hallinnassamme. Lisätietoja kolmannen osapuolen evästeiden käytöstä saat kyseisen osapuolen verkkosivulta.

4. Evästeiden hallinta ja estäminen

Jos et halua vastaanottaa evästeitä, voit muuttaa Internet-selaimesi asetuksia niin, että saat ilmoituksen aina kun evästeitä ollaan lähettämässä tietokoneellesi. Vaihtoehtoisesti voit estää evästeiden käytön kokonaan. Evästeiden käyttöä voi rajoittaa tai sen voi estää Internet-selaimen kautta (katso tarkemmat tiedot selaimen ohjeista).

Jos estät evästeiden tallennuksen tai poistat ne käytöstä, jotkin verkkosivujemme toiminnoista eivät välttämättä toimi oikein.

Sulje