Characterisation of fracture geometry using specific capacities: numerical and experimental study of a fracture replica

Abstract.

In view of the difficulties in determining the void geometry of a fracture by direct measurements, the present study was undertaken to better understand rock characterisation as related to tunnel sealing by grouting, where data must be obtained and utilised in a short time. A fracture replica (295×445 mm^–2) was constructed and hydraulic tests were performed to evaluate whether the specific capacity (Q/dh) is a robust parameter for estimating the geometry of a fracture. Modelling facilitated the design of the experimental equipment. The study shows that the variations in geometry within the replica were well identified using the specific capacity. Furthermore, the median specific capacity both from the experimental study and from modelling was found to be a fairly good estimation of the effective transmissivity. This was also valid for the hydraulic aperture.

Résumé.

Considérant les difficultés pour déterminer la géométrie des vides d’une fracture par mesure directe, l’étude présentée fut entreprise pour mieux comprendre comment caractériser un massif rocheux en vue de procéder à des injections de collage en tunnel, pour lesquelles des données doivent être obtenues et traitées à court terme. Une réplique de fracture (295×445 mm²) a été fabriquée et des tests hydrauliques entrepris pour évaluer si la capacité spécifique (Q/dh) est un paramètre robuste pour estimer la géométrie de fracture. Une modélisation a facilité la conception de l’équipement expérimental et les résultats obtenus ont été analysés. L’étude montre que les variations de géométrie au niveau de la réplique ont été bien identifiées par la mesure de capacité spécifique. De plus la valeur médiane de capacité spécifique permet d’avoir une estimation assez bonne de la transmissivité effective. Ceci étant aussi valable pour la trouée hydraulique.