Properties of excavation damaged zone caused by drill and blast excavation

The excavation damage zone (EDZ) caused by drill and blast excavation consists of intense damage adjacent to the remaining half barrel of the blast hole, new fracturing induced by the blast and reactivation of pre-existing fractures. The properties of intense microfracturing adjacent to the half barrels of remaining blast holes are based on study of rock samples from ZEDEX-tunnel and it’s extension at Äspö and the Research tunnel at Olkiluoto in Finland. The new and reactivated fracturing is based on results of mapping of slots cut in the rock in ZEDEX-project. The zone of increased porosity adjacent to half barrels, which penetrates to a depth of some centimeters was studied by using novel 14C-PMMA method. The penetration of the radial fractures, which is an order of magnitude deeper, was studied by mapping using color penetrant. Results of EDZ studies carried out at Äspö HRL in Sweden and in Research Tunnel at Olkiluoto show that the properties of EDZ can be affected significantly by engineering design. The result imply that the additional pore volume caused by distinct fracturing around the blast holes caused by state-of-the-art smooth blasting technique could be of the same order as that of the damaged zone adjacent to the surface of the half barrels. Durch Bohr- und Sprengarbeiten entstandene Eigenschaften der Auflockerungszone: Die durch Bohr- und Sprengarbeiten entstandene Auflockerungszone besteht aus einem großen, an das Resthalbrohr des Bohrloches angrenzenden Schaden, neuer Rissbildung und einer Reaktivierung der bereits existierenden Risse. Die Eigenschaften einer immensen, an die Halbrohre der Restbohrlöcher angrenzenden Mikrorissbildung beruhen auf einer Studie über die aus dem ZEDEX-Tunnel gewonnenen Gesteinsproben und deren Fortsetzung im Untertage-Labor Äspö (Hard Rock Laboratory, HRL) in Schweden und im Forschungstunnel bei Olkiluoto in Finnland. Die neue und reaktivierte Rissbildung basiert auf den Auswertungsergebnissen der Schlitze, die bei dem ZEDEX-Projekt ins Gestein geschnitten wurden. Die Zone der vermehrten, an die Halbrohre angrenzenden Porösität, die in ein paar Zentimeter Tiefe eindringt, wurde anhand der neuen 14C-PMMA-Methode untersucht. Das Eindringen der etwas tiefer gelegenen radialen Risse wurde anhand eines farbigen Eindringungsmittels untersucht. Die in Äspö und Olkiluoto durchgeführten EDZ-Studien zeigen, dass die EDZ-Eigenschaften wesentlich durch Engineering Design beeinflusst werden können. Das durch Bohrarbeiten verursachte Hohlraumvolumen der Rissbildung um den Tunnel herum ist ähnlich wie das Hohlraumvolumen der Bruchzone um die Bohrlöcher herum. Caractéristiques d’une zone endommagée par le creusement résultant d’un creusement par forage et dynamitage: La zone endommagée par le creusement résultant d’un creusement par forage et dynamitage présente un endommagement intense adjacent au demi-cylindre restant du trou de mine, une nouvelle fracturation et la réactivation des fractures préexistantes. Les caractéristiques de la microfracturation intense adjacente aux demi-cylindres des trous de mine restants reposent sur l’étude des échantillons de roche en provenance du tunnel ZEDEX et de son extension au laboratoire souterrain d’Äspö (« Hard Rock Laboratory » ou HRL) en Suède et du tunnel de recherche d’Olkiluoto en Finlande. La fracturation nouvelle et réactivée repose sur les résultats du placement des rainures sur la roche dans le projet ZEDEX. La zone de porosité accrue adjacente aux demi-cylindres et pénétrant à une profondeur de quelques centimètres à fait l’objet d’études recourant à la nouvelle méthode 14C-PMMA. La pénétration des fractures radiales, considérablement plus profondes, a été étudiée par placement en utilisant un agent pénétrant coloré. Les résultats des études EDZ effectuées à Äspö et à Olkiluoto montrent que les caractéristiques de l’EDZ sont susceptibles d’être affectées de manière significative par la conception technique. Le volume vide de fracturation résultant du dynamitage autour du tunnel est du même ordre que celui de la zone concassée autour des trous de mine.service.