Kopplade processer i berggrunden för hållbar infrastruktur
- Diarienummer
- APR20-0021
- Projektledare
- Selroos, Jan-Olof
- Start- och slutdatum
- 210701-270630
- Beviljat belopp
- 883 923 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Övrigt
Summary
Användningen av underjordiska utrymmen förväntas öka kraftigt i framtiden som en del av en hållbar infrastrukturutveckling. Det är viktigt att en sådan utveckling bygger på en välinformerad och kvantitativ beslutsstrategi, vilket i sin tur är beroende av en ökad förståelse av kopplade geosfärsprocesser. De allmänna målen för den planerade forskningen är således att öka förståelse och kvantifiering av kopplade geosfärsprocesser, samt att utveckla prediktionsverktyg och metoder för användning vid riskbedömning av infrastrukturprojekt i sprickigt berg. Arbetsupplägget är att få en ökad förståelse av specifikt flödes- och transportprocesser i enskilda sprickor och spricknätverk genom processbaserad modellering med utnyttjande av laboratorie- och fältdata, samt att utveckla grundvattenflödesmodeller inkluderande reaktiv transport för användning i olika infrastrukturapplikationer i sprickigt berg. Valideringsprinciper vid förhållanden med begränsad datamängd ska också utvecklas och integreras i de föreslagna metoderna. Förväntade resultat inkluderar en ökad förståelse av kopplade processer i enskilda sprickor och spricknätverk, samt nya och effektiva numeriska verktyg för modellering av grundvattenflöde och reaktiv kemi i sprickigt berg. Sådana numeriska modeller kan skräddarsys för användning i olika gruv-, tunnel- och energitillämpningar för bedömning av t.ex. föroreningstransport, injekteringsbehov samt grundvattenavsänkning.
Populärvetenskaplig beskrivning
Användningen av underjordiska utrymmen förväntas öka kraftigt i framtiden både i urbana områden samt i landsbyggsmiljöer som en del av en hållbar infrastrukturutveckling. I stadsområden drivs detta av behov av effektivt markutnyttjande samt behov för energiproduktion och -lagring, medan det på landsbygden kan vara mer kopplat till allmänt resursutnyttjande. Exempel på sådana underjordsanläggningar är gruvor, förvarsanläggningar för farligt avfall såsom kärnavfall och metalliska avfall, vägtunnlar respektive vatten- och avloppstunnlar, samt anläggningar för geotermisk energi. Ett framtida hållbart utnyttjande av dessa bergvolymer kräver en bättre förståelse av de kopplade processer som styr flödet av energi, vatten och lösta ämnen i bergformationer. Specifikt är en ökad förståelse av de komplexa interaktionerna mellan flödes- och transportprocesser viktiga i detta sammanhang. Med denna ökade kunskap kan välgrundade beslutsstrategier tas fram som stöder en hållbar infrastrukturutveckling för byggande i berg. De allmänna målen för den planerade forskningen är att öka förståelsen och förbättra kvantifieringen av kopplade geosfärsprocesser, att utveckla prediktionsverktyg och metoder för användning vid riskbedömning av infrastrukturprojekt i sprickigt berg, samt att utveckla metoder för verifiering och validering av konceptuella och matematisk-numeriska geosfärsmodeller vid förhållanden då enbart en begränsad datamängd finns tillgänglig. Begränsad data är vanligt förekommande just vid bergbyggande då byggandet sker i naturliga geologiska formationer som har stor naturlig variabilitet i olika egenskaper och man därför enbart har begränsad kunskap om dessa egenskaper. Förväntade resultat inkluderar nya och effektiva numeriska verktyg för modellering av grundvattenflöde och ämnestransport med kemiska reaktioner. Här kan modeller utvecklas som är skräddarsydda för användning för t.ex. gruv- och tunnelapplikationer, och frågeställningar inkluderar t.e.x. bedömning av föroreningstransport, injekteringsbehov i tunnlar samt förbättrad bedömning av grundvattenavsänkning runt tunnlar. Injektering av vattenförande sprickor i tunnlar görs för att minska tunnelinflödet och därmed också minska grundvattenavsänkningen.