Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Behaviour of hydraulic fracture of sand-bentonite mixtures

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

พฤติกรรมของการแตกเชิงชลศาสตร์ของวัสดุผสมทรายกับเบนโทไนต์

Year (A.D.)

2003

Document Type

Thesis

First Advisor

Supot Teachavorasinkun

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

Doctor of Engineering

Degree Level

Doctoral Degree

Degree Discipline

Civil Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2003.1859

Abstract

การศึกษาผลกระทบของการเกิดรอยแตกร้าว โดยอาศัยแรงดันน้ำมีมากในชั้นหิน โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมผลิตน้ำมันดิบ โดยการก่อรอยร้าวช่วยเพิ่มอัตราการไหลของน้ำมันเข้าสู่บ่อสูบ นอกจากนั้นยังมีการนำการก่อรอยร้าวโดยแรงดันน้ำมาประยุกต์ใช้ด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม ในกำจัดการปนเปื้อนของชั้นดินและใช้ในการปรับปรุงชั้นดินเพื่อลดการทุดตัวและยกระดับของโครงสร้างเหนือพื้นดิน การศึกษาการเกิดรอยแตกร้าวในดินเริ่มมีการสนใจมากขึ้นหลังจากมีการทดสอบความสามารถในการไหลซึมผ่านของชั้นดินแล้วก่อให้เกิดรอยแตกร้าว หลังจากนั้นมีการศึกษาการเกิดรอยแตกค้าว และลักษณะของรอยแตกร้าวที่เกิดในดินเหนียวทั้งในห้องปฏิบัติการ และในงานก่อสร้างจริง วัสดุผสมทรายกับเบนโทไนต์นิยมใช้ในการก่อสร้างหลุมฝังกลบกากของเสียมีพิษ โดยทำการบดอัดเป็นชั้นทึบน้ำเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของชั้นดินที่อาจเกิดขึ้นจากน้ำชะกากของเสีย นอกจากนั้นยังมีการประยุกต์ใช้ในงานวัสดุทึบน้ำอื่น ๆ แต่อาจมีการเปลี่ยนแปลงส่วนผสม เช่น ในการบดอัดก่อสร้างแกนเขื่อน, ในการก่อสร้างกำแพงดินเหนียวเป็นต้น การศึกษาพฤติกรรมของการแตกเชิงชลศาสตร์ของวัสดุผสมทรายกับเบนโทไนต์ใช้เบนโทไนต์ที่ผลิตภายในประเทศ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ทราบถึงคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุผสมที่สามารถนำมาใช้งานได้จริง ทั้งสามารถป้องกันอันตรายที่จะเกิดจากการเกิดรอยแตกร้าวภายในวัสดุผสมซึ่งอาจเกิดจากการทดสอบความสามารถการไหลซึมผ่านหลังจากทำการบดอัด หรือการก่อสร้างที่ใช้แรงดันน้ำสูงใกล้เคียงบริเวณชั้นทึบน้ำ จากการทำการศึกษาพบว่า วัสดุผสมทราบกับเบนโทไนต์บดอัดที่มีปริมาณเบนโทไนต์ มากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก มีค่าสัมประสิทธิ์ในการไหลซึมผ่านน้อยกว่า 1 x 10-7 ซ.ม./วินาที ซึ่งค่ามาตรฐานของชั้นทึบน้ำ และมีค่าความหนาแน่นแห้งประมาณ 1.88 ตัน/ลบ.ม. ค่าความชื้นเหมาะสมในการบดอัดประมาณ 13 เปอร์เซ็นต์ ที่ปริมาณเบนโทไนต์นี้ภายใต้น้ำหนักกดทับ 100, 200 และ 300 กิโลพาสคาล วัสดุผสมสามารถทนต่อแรงดันน้ำด้านข้างสูงสุดประมาณ 100, 180 และ 250 กิโลกพาสคาลตามลำดับ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Barriers with a low hydraulic conductivity are used as part of waste contaminant system to prevent ground water contamination. Sand-bentonite mixtures has been increasing interest in the use as the mineral impervious layer in both landfill liners and vertical cut-off walls, partly because they are less susceptible to frost damage and desiccation cracking than compacted clay. This paper aimed to explore the possibility of hydraulic fracture formation in the compacted sand-bentonite mixture. The study was done by assessing the water pressure resistance of the compacted samples with varied bentonite contents and overburden stresses in a test chamber. The water pressure was applied through the starter slot which forced water to spread along the horizontal plane. Test results indicated the existence of a breakthrough pressure above which sudden increase in flow rate was observed. The overburden stress, density, water content and bentonite content strongly affected the breakthrough level. In order to induce rapid flow, water pressure had to overcome the overburden stress and the vertical tensile resistance. Compacted mixture of 10% of bentonite contents by weight has value of coefficient of permeability less than 1 x 10-7 cm/s, and maximum unit weight of 18.8 kN/m3 and optimum moisture content of 13%. This mixture under overburden stress of 100, 200 and 300 kPa has breakthrough pressure of 100, 180 and 250 kPa, respectively.

Link to Full Text

Share

COinS