Correlation of NGI's Q and Lugeon based on the Quantification of GSI using Volumetric Fracture Count for a Fractured Rock Mass

ABSTRACT: The characterization of the rock mass for an embankment dam founded on fractured bedrock is of utmost importance whenthe dam is being relied upon retain a body of water. Commonly, a grout curtain is constructed in the dam foundation incombination with the embankment water barrier. Design of a grout curtain typical relies on in-situ variable water headtesting in geotechnical boreholes to estimate the hydraulic conductivity of the rock mass - Lugeon test with results in unitsof QLu. However, given the cost of geotechnical site investigations, the number of in-situ variable head tests is typically notenough to suitably characterize the varying hydraulic conductivity of the entire fractured rock mass underlying a dam. Thistypically leads to assumptions that may or may not prove to be conservative when designing the grout curtain, in particularthe grout mixes and estimated quantity of cement and additives needed.The case study presented relies on the GSI quantification developed by Schlotfeldt and Carter (2018), and described byHarrison (2021), which relies on the volumetric fracture count (VFC). The quantification of geological strength index, GSI,using VFC allows for a direct correlation between VFC and GSI to the NGI Q rock mass classification system, QNGI' (NGI2015). The site-specific correlation factor is then considered in place of the stress reduction factor over the joint waterrating, SRFJw/, term in QNGI. The correlation between QNGI and QLu can then be made and applied to the entire rock mass.Having reliable, estimated Lugeon values across the entire rock mass underlying a dam leads to a reliable design for agrout curtain and associated quantity take-off for the grout mixes.

RÉSUMÉ: La caractérisation de la masse rocheuse pour un barrage en remblai fondé sur un substrat rocheux fracturé est de la plushaute importance lorsque le barrage est invoqué pour retenir une masse d'eau. Cela s’explique car un rideau de coulisconstruit dans la masse rocheuse sera probablement nécessaire en combinaison avec la barrière d'eau du remblai. Laconception d'un rideau de coulis repose généralement sur des tests de hauteur d'eau variable in situ dans des foragesgéotechniques pour estimer la conductivité hydraulique de la masse rocheuse. Cependant, étant donné le coût des étudesgéotechniques sur site, le nombre d'essais in situ à hauteur variable n'est généralement pas suffisant pour caractériserconvenablement la conductivité hydraulique variable de l'ensemble de la masse rocheuse fracturée, sous-jacente à unbarrage. À l’évidence, cela conduit généralement à des hypothèses qui peuvent s'avérer prudentes ou pas lors de laconception du rideau de coulis. En particulier, au niveau des mélanges de coulis et la quantité estimée de ciment etd'additifs nécessaires.L'étude de cas présentée s'appuie sur la quantification GSI développée par Schlotfeldt et Carter (2018), et décrite parHarrison (2021), qui repose sur le nombre volumétrique de fractures (VFC). La quantification du GSI à l’aide de VFCpermet une corrélation directe entre VFC et GSI et Q ’. Le facteur de corrélation propre au site est alors considéré à laplace du terme SRF⁄J_w dans Q. La corrélation entre Q et Lugeon peut alors être établie et appliquée à l'ensemble de lamasse rocheuse. Le fait de disposer de valeurs de Lugeon fiables et estimées sur toute la masse rocheuse sous-jacenteà un barrage conduit à une conception fiable d'un rideau de coulis et au prélèvement de la quantité associée pour lesmélanges de coulis.