Experimental study of permeability as a function of stress-induced damage in Stanstead granite

Steven Gaines, Mark Diederichs, Ted Anderson

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: T15

RÉSUMÉ: Dans la plupart des contextes hydrogéologiques de la roche-mère, les discontinuités planes telles que les joints, le litage ou les failles représentent la voie de transport dominante, la perméabilité de la roche intacte entre ces discontinuités étant généralement considérée comme négligeable. Cependant, l'évaluation de la perméabilité de la roche intacte dans un substrat rocheux par ailleurs intact entourant les excavations est une considération importante pour évaluer la migration à long terme des contaminants autour des infrastructures souterraines telles que les dépôts géologiques profonds, ou pour évaluer les voies de migration potentielles associées aux projets de stockage ou de séquestration du gaz. Les contraintes induites autour des excavations souterraines peuvent entraîner des dommages localisés à la roche qui connaîtra une augmentation de la perméabilité proportionnelle à l'accumulation de mirco-fissures internes. Des essais récents ont été réalisés au laboratoire de mécanique des roches de CanmetMINING à Ottawa afin de mieux comprendre la relation entre les seuils d'endommagement des fissures précédant la rupture et la perméabilité intrinsèque. On a observé que lorsque la contrainte axiale augmente, il y a une diminution initiale de la perméabilité intrinsèque, suivie d'une légère augmentation après l'initiation de la fissure (CI) jusqu'à l'interaction systématique des fissures (CD) où une augmentation plus importante de la perméabilité a été mesurée.

ABSTRACT: In most bedrock hydrogeological settings, planar discontinuities such as rock joints, bedding, or faults represent the dominant transport pathway, with permeability of the intact rock between these discontinuities generally considered negligible. However, assessment of intact rock permeability in otherwise intact bedrock surrounding excavations is an important consideration for evaluating long-term migration of contaminants surrounding underground infrastructure such as deep geological repositories, or for evaluation of potential migration pathways associated with gas storage or sequestration projects. Induced stresses surrounding underground excavations can result in localized rock damage that will experience an increase in permeability in proportion to the accumulation internal microcracks. Recent testing has been completed at CanmetMINING's Rock Mechanics Laboratory in Ottawa to better understand the relationship between crack damage thresholds preceding failure and intrinsic permeability. It was observed that as axial stress increased there was an initial decrease in the intrinsic permeability, followed by a slight increase following crack initiation (CI) until systematic crack interaction (CD) where a larger increase in permeability was measured.

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