Behaviour of hydraulic fracture of sand-bentonite mixtures

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