| Abstract |
The hydrogeology of the deep-seated, slowly creeping Klasgarten rockslide in Austria is investigated in this study based on detailed surface and subsurface field data, laboratory analyses, and analytical and numerical simulations. Field data are derived from several deep exploration and monitoring boreholes, an exploration drift located within the rockslide, and geological and geomorphological mapping. Particular attention is given to the pore pressure measurements and their temporal and spatial variability. These pore pressure variations are controlled by a thin layer of clayey fault gouge (representing the basal shear zone of the rockslide), a high-permeability rockslide mass, and moderately fractured paragneissic bedrock. Variably saturated equivalent-continuum hydraulic conductivities and storage properties are derived from packer tests, laboratory tests and optical televiewer images. These data sets are used for two-dimensional numerical groundwater models to study the flow-field and pore-pressure variations caused by the reservoir water-level fluctuations, the transient groundwater infiltration from snowmelt and precipitation along the slope, and the exploration drift. The strongest pressure transients in the rockslide are caused by reservoir level fluctuations and not the natural groundwater recharge, even at substantial distances from the reservoir. The response times are very short and only a minor distance-dependent attenuation is observed. The results of this study are essential to analyse the hydromechanical control of the deformation behaviour of rockslides adjacent to hydropower reservoirs. Further, it helps to understand how the formation of a rockslide can change the original bedrock aquifer.L’hydrogéologie du glissement de terrain de Klasgarten, enraciné en profondeur et à dynamique lente en Autriche est étudiée sur la base de données détaillées de surface et de subsurface, d’analyses en laboratoire, et de simulations analytiques et numériques. Les données de terrain sont tirées de plusieurs forages profonds d’exploration et de forages de surveillance, une galerie d’exploration située au sein du glissement de terrain, et de cartographie géologique et géomorphologique. Une attention particulière est accordée aux mesures de pression interstitielle et de leur variabilité spatiale et temporelle. Ces variations de pression interstitielle sont contrôlées par une mince couche de brêches argileuses de faille (représentant la zone de cisaillement à la base du glissement de terrain), une masse de terrain glissé à haute perméabilité, et le substratum rocheux de paragneiss modérément fracturé. Les conductivités hydrauliques à saturation variable d’un milieu équivalent continu et les propriétés de coefficient d’emmagasinement sont dérivées des essais entre obturateurs, des tests en laboratoire et des images optiques par caméra en forage. Ces ensembles de données sont utilisées dans des modèles numériques d’écoulements d’eaux souterraines en 2D afin d’étudier le champ d’écoulement et les variations de la pression interstitielle qui sont à l’origine des fluctuations du niveau piézométrique dans le réservoir, de l’infiltration transitoire vers les eaux souterraines et des eaux de fonte de neige et des précipitations le long de la pente et au niveau de la galerie. Les plus fort transferts de pression dans le glissement de terrain sont causés par des fluctuations des niveaux d’eau au sein du réservoir et non pas par la recharge naturelle des eaux souterraines, même à des distances importantes du réservoir. Les temps de réponse sont très courts et seule une atténuation dépendant de la distance est observée. Les résultats de cette étude sont essentiels pour analyser le contrôle hydromécanique du comportement de la déformation de glissement de terrain adjacent à des réservoirs hydroélectriques. En outre, il aide à comprendre comment la formation d’un glissement de terrain peut changer l’aquifère d’origine de socle.En este estudio se investiga la hidrogeología del deslizamiento de rocas del emplazamiento profundo y de lenta reptación en Klasgarten, Austria, basado en detallados datos de campo de la superficie y el subsuelo, en análisis de laboratorio y en simulaciones analíticas y numéricas. Los datos de campo provienen de varias exploraciones profundas y pozos de monitoreo, de un socavón ubicado dentro del deslizamiento de las rocas, y de mapeos geológicos y geomorfológicos. Se presta especial atención a las medidas de presión poral y su variabilidad temporal y espacial. Estas variaciones en la presión poral son controladas por una fina capa arcillosa de jaboncillo de falla (que representa la zona de corte basal del deslizamiento de las rocas), por la alta permeabilidad de la masa de deslizamiento de rocas, y por una roca de base paragneisica moderadamente fracturada. Las conductividades hidráulicas del equivalente del continuo variablemente saturado y las propiedades de almacenamiento se derivan de las pruebas de packer, de las pruebas de laboratorio e imágenes ópticos de televisión. Estos conjuntos de datos se utilizan para los modelos numéricos bidimensionales de agua subterránea a fin de estudiar las variaciones del flujo de campo y de la presión poral causadas por las fluctuaciones nivel de agua en el embalse, por la infiltración transitoria de agua subterránea a partir del derretimiento de nieve y las precipitaciones a lo largo de la pendiente y del socavón. Las fuertes presiones transitorias en del deslizamiento de las rocas son causadas por las fluctuaciones del nivel del embalse y no por la recarga natural de agua subterránea, incluso a distancias considerables desde el embalse. Los tiempos de respuesta son muy cortos y sólo se observa una pequeña atenuación dependiente de la distancia. Los resultados de este estudio son esenciales para analizar el control hidromecánico del comportamiento de la deformación de los deslizamientos de rocas adyacentes a embalse hidroeléctricos. Además, ayuda a entender cómo la formación de un deslizamiento de rocas puede cambiar la base original en el acuífero.根据详细的地表及地表以下野外资料、实验室分析以及解析和数值模拟结果,本项研究调查了奥地利Klasgarten地区深层、缓慢移动的崩落岩石的水文地质状况。野外资料来源于几个深层钻探监测井、崩落岩石区域内的一次探险漂移和地质和地貌填图。对孔隙压力测量及其时空变化给予特别关注。这些孔隙压力变化受薄层的粘土质断层泥(代表崩落岩石的基部剪切带)、渗透性高的崩落岩石体和中度断裂的共生基岩的控制。变化不定的饱和等效连续体导水率和储存特性来自于压水试验、实验室试验和光电视收视者图片。这些资料集用于二维数值地下水模型,用于研究水库水位变化、沿边坡的雪融水和降水瞬时地下水入渗以及探险漂流引起的流场和孔隙压力变化。崩落岩石内的最强压力瞬变是由水库水位波动引起的,不是由天然地下水补给引起的,即使离水库距离很远也是如此。响应时间非常短,仅仅观测到很小的依赖距离的衰减。本项研究的结果对于分析水力发电水库附近崩落岩石变形状况流体力学控制因素必不可少。此外,有助于使人了解崩落岩石的变形能够怎样改变原始的基岩含水层。As características hidrogeológicas dos colapsos profundos em Klasgarten, na Áustria, foram investigados por meio de estudos de superfície e subsuperfície em detalhe, análises em laboratório e modelagem analítica e numérica. Os dados de campo foram obtidos utilizando-se diversas sondagens exploratórias e poços de monitoramento, caracterização dos condutos colapsados e mapeamento geológico e morfológico. Um dos principais fatores avaliados foi a pressão de poro e sua variação temporal e espacial. Estas variações na pressão de poro são controladas por uma fina camada de argila sob pressão que preenche as falhas (representando a zona de cisalhamento basal do deslizamento), condutividade hidráulica elevada na matriz da rocha e fraturamento moderado da rocha, que é composta por paragnaisse. Valores de condutividade hidráulica e armazenamento para meios equivalentes contínuos com saturação variada foram obtidos a partir de ensaios com obturadores, ensaios em laboratório e perfilagem ótica (optical televiewer images). Estes dados foram utilizados na elaboração de modelos numéricos bidimensionais para estudar as variações no fluxo e na pressão de poro causados pela variação no nível d’água do reservatório e recarga do aquífero em regime transiente, decorrente do degelo e precipitação nas áreas de recarga e em locais de escavações das minas. As maiores variações na pressão de poro são causadas pela flutuação do nível do reservatório até mesmo em locais distantes, havendo pouca influencia da recarga natural do aquífero. Os tempos de resposta observados são muito curtos, com pequeno efeito de atenuação registrado em função da distância. Os resultados deste estudo são essenciais para a análise hidromecânica que controla o comportamento de deformação nos processos de colapso de condutos próximos aos reservatórios de hidroelétricas. Além disso, melhora o entendimento de como a ocorrência dos colapsos podem alterar as características naturais do aquífero cárstico. |
