Use of high-pressure hydraulic testing for the investigation of the mechanical behaviour of rock in vertical gravity wells

Summary: In the context of investigations undertaken for the design of an energy transfer pumping station, a high-pressure hydraulic test was used on a shaft with a depth of 300 m which was made in the gravity-well zone. This test was intended to confirm that the geomechanical characteristics of the bedrock foundation would permit the construction of hydraulic connective structures without the use of steel linings. The test first of all included the identification (by means of a conventional Lugeon-type test) of very permeable zones and their treatment with cement-slurry injections. The application of pressures up to approximately 50 bars in the last 150 m of the shaft showed the following : the efficiency of the cement injections, slight elastic opening of fissuration, retention of the overall tightness of the bedrock under high pressure. This type of test therefore makes it possible to avoid encasing the structures under pressure. A concrete lining complemented by injection should suffice to insure the tightness of the structure. ZUSAMMENFASSUNG Im Rahmen der Erkenntnisse zur Untersuchung einer Energie-Ubertragungsanlage durch Pumpen ist eine Wasserdruckprobe in einem 300 m tiefem Bohrloch durchgefürhrt worden, das im Gebiet der Fallaschachte eingebaut ist. Diese Probe sollte zur Überprüfung dienen, dass die geomechanischen,Eigenschaften des Gründungskörper den Einsatz der hydraulischen Verbindungsbauwerke unter Druck ohne Dichtungsstahlpanzerung ermöglichen. Die Probe berstand in erster Dinie aus der Markierung (durch traditionnelle Prüfung nach Lugeon) und der Verfestigung der stark Wasserdurchlassignen Zonen mit Zementschlämmeinjektion. Der Einsatz von Drucken bis ungefähr 50 bar auf den letzten 150 m des Bohrlochs zeigte : -die Wirksamkeit der Verfestigung durch Zementschlämmeinjecktion -eine leichte elastische Öffnung des.Rissbildung. -das Beibehalten bei Hochdruck der Gesamtdichtigkeit des Gründungskörpers. Diese Versuchsart erlaubte somit die Panzerung der Druckbauwerke nicht vor auszusehen. Eine Betonauskleidung ergänzt durch Injektionsbehandlung sollte eine ausreichende Dichtigkeit der Bauwerke gewährleisten. RESUME Dans le cadre des reconnaissances entreprises pour l’étude d’une station de transfert d’énergie par pompage, il a été mis en oeuvre un essai hydraulique haute pression, dans un forage profond de 300 m, implanté dans la zone des puits de chute. Cet essai était destiné à vérifier que les caractéristiques géomécaniques du massif de fondation permettent la mise en place des ouvrage de liaison hydraulique en charge, sans blindage métallique d’étanchéité. L’essai a d’abord comporté le repérage (par essai classique de type Lugeon) et le traitement par injection au coulis de ciment des zones à forte perméabilité. La mise en oeuvre, sur les cent cinquante derniers mètres du forage, de pressions atteignant environ 50 bars, à montré : l’efficacité du traitement par injection au ciment, une légère ouverture élastique de la fissuration, la conservation, à haute pression, de l’étanchéité globale du massif. Ce type d’essai a donc permis de ne pas prévoir le blindage des ouvrages en charge. Un revêtement en béton complété par un traitement par injection devrait suffire à assurer l’étanchéité des ouvrages.