We assess the performance of the Ground Penetrating Radar (GPR) method in fractured rock formations of very low transmissivity (e.g. T ≈ 10⁻⁹–10⁻¹⁰ m²/s for sub-mm apertures) and, more specifically, to image fracture widening induced by high-pressure injections. A field-scale experiment was conducted at the Äspö Hard Rock Laboratory (Sweden) in a tunnel situated at 410 m depth. The tracer test was performed within the most transmissive sections of two boreholes separated by 4.2 m. The electrically resistive tracer solution composed of deionized water and Uranine was expected to lead to decreasing GPR reflections with respect to the saline in situ formation water. The injection pressure was 5000 kPa leading to an injection rate of 8.6 mL/min (at steady state) that was maintained during 25 h, which resulted in a total injected volume of 13 L. To evaluate the fracture pathways between the boreholes, we conducted 3-D surface-based GPR surveys before and at the end of the tracer tests, using 160 MHz and 450 MHz antennas. Difference GPR data between the two acquisitions highlight an increasing fracture reflectivity in-between the boreholes at depths corresponding to the injection interval. GPR-based modeling suggests that the observed increasing reflectivity is not due to the tracer solution, but rather to a 50% widening of the fracture. Considering prevailing uncertainties in material properties, a hydromechanical analysis suggests that such a degree of widening is feasible. This research demonstrates that field-scale in situ GPR experiments may provide constraints on fracture widening by high-pressure injection and could help to constrain field-scale elastic parameters in fractured rock.

我们评估了探地雷达 (GPR) 方法在极低透射率（例如T  ≈ 10 ^-9 –10 ^-10  m ²）的裂隙岩层中的性能/s 用于亚毫米孔径），更具体地说，用于对高压注入引起的裂缝加宽进行成像。在 Äspö Hard Rock 实验室（瑞典）在 410 m 深的隧道中进行了现场规模的实验。示踪剂测试是在相距 4.2 m 的两个钻孔的透射率最高的部分内进行的。由去离子水和铀组成的电阻示踪剂溶液预计会导致相对于含盐原位地层水的 GPR 反射降低。注入压力为 5000 kPa，注入速率为 8.6 mL/min（稳态），并在 25 小时内保持，这导致总注入量为 13 L。为了评估钻孔之间的裂缝路径，我们进行了在示踪剂测试之前和结束时进行 3-D 基于地表的 GPR 调查，使用 160 MHz 和 450 MHz 天线。两次采集之间的差异 GPR 数据突出显示，在与注入间隔相对应的深度处，钻孔之间的裂缝反射率不断增加。基于 GPR 的建模表明，观察到的反射率增加不是由于示踪剂解决方案，而是由于裂缝扩大了 50%。考虑到材料特性的普遍不确定性，流体力学分析表明，这种程度的加宽是可行的。这项研究表明，现场规模的原位 GPR 实验可能会限制高压注入的裂缝加宽，并有助于约束裂隙岩石中的现场规模弹性参数。两次采集之间的差异 GPR 数据突出显示，在与注入间隔相对应的深度处，钻孔之间的裂缝反射率不断增加。基于 GPR 的建模表明，观察到的反射率增加不是由于示踪剂解决方案，而是由于裂缝扩大了 50%。考虑到材料特性的普遍不确定性，流体力学分析表明，这种程度的加宽是可行的。这项研究表明，现场规模的原位 GPR 实验可能会限制高压注入的裂缝加宽，并有助于约束裂隙岩石中的现场规模弹性参数。两次采集之间的差异 GPR 数据突出显示，在与注入间隔相对应的深度处，钻孔之间的裂缝反射率不断增加。基于 GPR 的建模表明，观察到的反射率增加不是由于示踪剂解决方案，而是由于裂缝扩大了 50%。考虑到材料特性的普遍不确定性，流体力学分析表明，这种程度的加宽是可行的。这项研究表明，现场规模的原位 GPR 实验可能会限制高压注入的裂缝加宽，并有助于约束裂隙岩石中的现场规模弹性参数。而是使骨折扩大 50%。考虑到材料特性的普遍不确定性，流体力学分析表明，这种程度的加宽是可行的。这项研究表明，现场规模的原位 GPR 实验可能会限制高压注入的裂缝加宽，并有助于约束裂隙岩石中的现场规模弹性参数。而是使骨折扩大 50%。考虑到材料特性的普遍不确定性，流体力学分析表明，这种程度的加宽是可行的。这项研究表明，现场规模的原位 GPR 实验可能会限制高压注入的裂缝加宽，并有助于约束裂隙岩石中的现场规模弹性参数。