FÖRORD (For Preface in English: scroll down)
I samband med dimensionering och utförande av berganläggningar i såväl gruvor som infrastrukturprojekt är stabiliteten central. I de stabilitetsanalyser som utförs är det av avgörande betydelse att förstå brottmekanismer och olika stadier i brottsprocessen, d v s initiering av brott, uppsprickning och slutligen utfall. Vid användning av numeriska analyser behöver deformationer för de olika stadierna kvantifieras. Det gäller också vid tillämpning av Eurokoden och observations¬metoden eftersom den baseras på att mäta bergkonstruktionens beteende, vilket enklast sker med deformationsmätningar.
I föreliggande arbete studeras förhållandet mellan bergmassans deformation och initieringen av brott på randen av en underjordsöppning. Som underlag till forskningen har information från laboratorietester, bergkonstruktioner under jord och numeriska analyser använts. Fältdata har hämtats från olika brottfall i gruvor, nämligen spjälkbrott i Garpenbergsgruvan och Zinkgruvan, böj- och skjuvbrott i Kristinebergsgruvan, samt kilbrott i Kiirunavaaragruvan.
Resultatet av forskningen visar på skillnader i hur brottsprocesserna för de olika fallen utvecklas. Avslutningsvis redovisas olika metoder för att detektera brott och identifiera de olika brottstyperna; spjälk-, böj-, skjuv- och kilbrott.
Detta doktorsarbete är en fortsättning på ett forskningsarbete som resulterade i en licentiatexamen. Forskningsprojektet är ett av tre inom området ”Dimensionering av samverkanskonstruktioner”, där de två övriga projekten studerat karaktärisering av berg och tillförlitlighet i undersökningar av bergegenskaper respektive analys av blockstabilitet med deterministiska och probabilistiska metoder.
Doktorandarbetet utfördes av Kelvis de Carmen Pérez Hidalgo vid Luleå Tekniska Universitet under ledning av professor Erling Nordlund och adj. professor Johnny Sjöberg. Den referensgrupp som bistått utredarna och bidragit med värdefullt stöd har bestått av Beatrice Lindström (f d Golder Associates nu Trafikverket), Mats Holmberg (Tunnel Engineering), Rolf Christiansson (SKB), Anders Fredriksson (Golder Associates nu Sweco/egen konsult), Olle Olofsson och Thomas Dalmalm (Trafikverket), Jimmy Töyrä (f d Trafikverket nu LKAB), Mehdi Bagheri (f d KTH nu Golder Associates), Lars O Ericsson och Miriam Zetterlund (Chalmers), och Tomas Franzén och Mikael Hellsten (BeFo). Doktorsarbetet finansierades av Stiftelsen Bergteknisk Forskning, BeFo, tillsammans med Trafikverket, SKB, Vinnova och CAMM (the Centre of Advanced Mining & Metallurgy vid LTU).
Stockholm i december 2013
Per Tengborg
PREFACE
When designing and constructing facilities in rock, both in mines and for infrastructural projects, the stability is vital. For stability analyses it is important to understand the failure mechanisms and different phases in the process of failure, i.e failure initiation, fracturing and finally fallout. When utilizing numerical analyses the different phases need to be quantified. This is also the case when applying Eurocode and the observational method since it is based on the behavior of the rock structure, often best detected and measured by deformation.
In this work the relation of rock mass deformation and initiation of failure at the perimeter of an underground opening was studied. The base for this research comprised of information from; laboratory tests, underground rock facilities, and numerical methods. Field data from different failures in mines were collected from; spalling in the Garpenberg mine and Zinkgruvan, bending and shear failure in the Kristineberg mine, and shear failure in the Kiirunavaara mine.
This research work concluded differences in how the failure mechanisms develop. And finally, how to detect failure and monitor deformations for the different types of failure, i.e. spalling, bending, shear, and wedge.
This PhD work is a continuation of previous work that resulted in a licentiate exam. The research project is one out of three within the field “Design of composite structures”, where one project studied rock characterization and reliability in investigations and the other block stability analysis using deterministic and probabilistic methods.
This PhD work was performed by Kelvis de Carmen Pérez Hidalgo at Luleå University of Technology under the supervision of Professor Erling Nordlund and Adjunct Professor Jonny Sjöberg. A reference group assisted the project and was composed of Beatrice Lindström (formerly Golder Associates now Trafikverket), Mats Holmberg (Tunnel Engineering), Rolf Christiansson (SKB), Anders Fredriksson (formerly Golder Associates now Sweco/independent consultant), Olle Olofsson and Thomas Dalmalm (Trafikverket), Jimmy Töyrä (formerly Trafikverket now LKAB), Mehdi Bagheri (formerly KTH now Golder Associates), Lars O Ericsson and Miriam Zetterlund (Chalmers University of Technology), and Tomas Franzén and Mikael Hellsten (BeFo). This PhD work was financially supported by the Rock Engineering Research Foundation, BeFo, together with Trafikverket (Swedish Transport Administration), SKB, Vinnova and CAMM (the Centre of Advanced Mining & Metallurgy at Luleå University of Technology).
Stockholm in December 2013
Per Tengborg
Deformation and failure of rock / Deformations- och brottsprocessen i berg
Författare:
Kelvis del Carmen Pérez Hidalgo
Rapportkategori:
BeFo-rapport
Rapportnummer:
130
Utgivningsår:
2013