978-951-652-247-3
Tässä työssä esitetään KBS-3H vaakakonseptin mukaisen loppusijoitustilan kallio­mekaaninen analyysi tulevaa turvallisuusperustelua varten. Tutkimuksen pääpainona on ollut KBS-3H kon­septin mukaisesti vaakatasoon sijoitettavan loppusijoitustunnelin stabiliteetti erilaisten kuor­mitusten ja rasitusten alaisena. Näitä kuormituksia on analysoitu kolmen eri itsenäisen vaiheen olosuhteissa esiintyvinä: rakentamisvaiheessa, käyttöaikaisen kallion suurten lämpötilamuutosten sekä jääkauden aikana.
Raportissa esitettävä mallinusmenetelmä etenee loppusijoituslaitoksen laajuisesta lämmön­jakautumismallista, jonka tuloksia käytetään yksityiskohtaisempien mallien ja viimeisimpänä loppusijoitustunnelin leikkaavan rakomekaanisen mallin lähtöarvoina tai reunaehtoina.
Loppusijoituslaitostilan laajuuden kattavan käyttö- ja sulkemisaikaa kuvaavan lämpötila­muu­tosten mallin perusteella todettiin, että jotkut loppusijoitustunnelit voivat tulla esijännitetyiksi loppusijoituksesta aiheutuvasta lämpökuormituksen noususta johtuen. Tunnelit, jotka ovat alttiita esijännitykselle, sijaitsevat paikoissa, joissa sijoittamiseen tulee tauko ja viereisiin tunneleihin aloitettavan sijoittamisen aikaväli on suuri.
Ensimmäiset loppusijoitustunneleiden vauriot syntyvät jo rakentamisvaiheessa. Nämä vauriot painottuvat geologisiin heikkosvyöhykkeisiin, kuten tunnelia läpäiseviin kiillejuoniin tai epä­edullisesti suuntautuneiden in situ jännitystilan komponenttien alueelle. Syntyneet vaurio­vyöhykkeet laajenevat lämmityskauden aikana, sillä louhinnan jälkeinen jännityksen nousu on loppusijoitustunnelin katossa ja lattiassa kapselin keskikohdalla 70 - 75 MPa. Rakomekaaniset mallit kuitenkin osoittavat, että bentoniitin paisuntapaineella on suuri vaikutus vaurioiden laajuuteen lämmityskaudella sekä jäätiköitymisvaiheen aikana.
Jäätiköitymisvaiheen aikaisten, loppusijoitustunnelin lattiassa ja katossa vaikuttavien jännitys­komponenttien todettiin oleva alemmat kuin lämmityskaudella. Lämmityskaudella muo­dos­tuneiden rakojen stabiliteetti alenee sekä avauma kasvaa jäätiköitymisvaiheen aikana kasva­neesta huokosvesipaineesta johtuen.
Tulosten perusteella vaurioita voidaan odottaa tapahtuvan rakentamis-, käyttöönotto- sekä loppusijoituslaitoksen sulkemisen jälkeisenä aikana. Loppusijoitustunneleiden vauriot keskitty­vät kattoon ja lattiaan joissa vallitsevat jännitykset ovat korkeimmat. Lämmitysvaiheessa jännitykset kasvavat, saavuttaen maksimin 30-50 vuotta loppusijoituksen aloituksesta, jolloin tunnelin katon ja lattian vauriot muodostavat laajimman vyöhykkeen. Vaurioraot ovat tunnelileikkauksen tangentiaalin suuntaisia.
KBS-3H, Kalliomekaniikka, Rakomekaniikka, Turvallisuusarvio.
Analyses of the Stability of a KBS-3H Deposition Drift at the Olkiluoto Site during Excavation, Thermal Loading and Glacial Loading (pdf) (19.2 MB)