Fjellbolting Prinsipper og Applikasjoner

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Fjellbolting Prinsipper og Applikasjoner"

Magnhild Stene
6 år siden
Visninger:

1 1 Fjellbolting Prinsipper og Applikasjoner Charlie C. Li NTNU NBGs boltkurs september 2017, Trondheim

2 2 Innehold Kap 1: Innledning Kap 2: Typiske bolter Kap 3: Utførelse av bolter Kap 4: Mekanikk av bolting Kap 5: Boltingsplanlegging Kap 6: Boltinstallasjon Kap 7: Kvalitetskontroll Kap 8: Numerisk modellering Kap 9: Eksempler av fjellbolting

3 3 Kap 2: Typiske bolter Bolttyper Hvordan bolten fungerer Spesifikasjoner: typiske diameter, flytende og bruddgrenser, tøyningsgrenser

4 4 Mekanisk bolt Plate / Nut Bar Shell Wedge Ekspansjonsbolt Expansion shell Slot-and-wedge bolt

5 5 Limt bolt Plate / Nut Rebar Grout Plate / Nut Rebar Resin Impact load to wedge the end Split-end expanded after installation

6 6 Self-drilling bolt Nut & Plate Coupling Anchor rod Drill bit

7 7 Kabelbolt Twin-strand cablebolt Cementitious grout Fixed anchor length, > 5 m Fixed anchor length, > 5 m Barrel and wedge

8 8 Friksjonsbolter Split set Ekspansjonsbolt

9 9 Hybridbolt Expansion shell Polyethylene sleeve Steel tube Hemispherical dome (a) Pre-tension

10 10 Energibolter Cone bolt Cone Smooth bar D-bolt Garford bolt

11 11 Kap 3: Utførelse av bolter Prøvingsmetoder: statisk og dynamisk Statisk utførelse Dynamisk utførelse Feltobservasjoner

12 12 Prøvingsmetoder Statisk prøving Dynamisk prøving (a) (b) (c Upper tube Beam Mass Upper tube Bolt Lower tube Bolt Impact plate Lower tube Mass Buffers

13 13 Shear load (kn) Statisk utførelse Failure in plate 400 Failure in bolt shank 350 Fibreglass bolt 22 mm Slip 300 Failure in bolt shank 300 Pull load (kn) Cement grouted rebar 20 mm Twin strand cable 2x12.7 mm Cement grouted rebar 20 mm Expansion shell 20 mm Twin strand cable 2x12.7 mm 100 Expansion shell 20 mm Infltable bolt 38 mm 100 Split set SS46 Fibreglass bolt 22 mm 50 Split set SS46 50 Super Swellex 38 mm Displacement (mm) Shear displacement (mm)

14 14 Feltobservasjoner (a) (b) (c) Bolt Bolt 1 Bolt 2 Bolt 20 mm 40 mm 65 mm 10 mm Fractures 2 nd pass 1 st pass (backfilled)

15 15 Kap 4: Mekanikk av bolting Boltebelastningsmodeller Interaksjon mellom bolter og bergmassen Interaksjon mellom bolter og andre sikringselementer Bergmasseresponsekurven og bergsikringslinjen

16 16 Stress Model for mekanisk bolt (a) Ultimate axial stress 0 Axial stress σ Shear stress x (b) 0 (c)

17 17 Stress Modell for limt bolt Axial stress Shear stress x

18 18 Modell for friksjonsbolter Load or stress Shear stress Axial load x

19 19 Stress Stress Stress / strain Ultimate axial stress Modeller for enrgibolter Axial stress Ultimate axial stress Ultimate axial stress or strain Load Axial Shear stress stress on bolt = 0 Axial stress or strain in bolt Shear stress on bolt = 0 Shear stress on bolt = 0 Load Fracture 1 Fracture 2

20 20 Interaksjon mellom bolter og bergmassen Zone of compression Reinforcement angle 18 kg (a) (b)

3 m 100 50 0 Shear stress 0 50 100 150 200 Distance to borehole

21 21 Axial stress (MPa) Stress (MPa) 200 Interaksjon mellom bolter og bergmassen 150 Axial stress 0.3 m Shear stress Distance to borehole collar (cm) Distance 0.3 m to borehole collar (cm) Pick-up length Neutral point Anchor length

22 22 Bergmasseresponsekurven og bergsikringslinjen p o p i = p o p i Support pressure, pi SCC GRC B C Roof Too early Right time Wall Too late A Radial deformation u (or Time)

23 23 Kap 5: Boltingsplanlegging Bergbruddtyper Bergspenningsforhold Planleggingsprinsipper Typer av bolting

24 24 Bergbruddtyper Spraking Blokkfall Bergslag (rockburst) Skjærbrudd

25 25 Bergspenningsforhold Lav spenning Høy spenning Ejection Ejection (a) (b) (c)

shotcrete, etc Layer 3 - Cable bolting Layer 4 -

26 26 Planleggingsprinsipper Layer 1 - Bolting: sporadic or systematic Layer 2 - Surface retaining: mesh, shotcrete, etc Layer 3 - Cable bolting Layer 4 - External support: steel sets, concrete arches, concrete lining

27 27 Typer av bolting Kilblokkefesting Buebygging Suspensjonbolting Skjermbolting Dynamiskbolting.

28 28 Andre Bestemmelse av boltelengden Sikkerhetsfaktorer: last, forskyvning, utgitt energi Kompatibilitet mellom de ulike sikringselementene i et sikringssystem

29 29 Fast Slow Kap 6: Boltinstallasjon Installasjonsprosedyre til hver bolttype (a) (b) (c) (d)

30 30 Kap 7: Kvalitetskontroll Kvalitetsprøving: Sjekk produktkvalitet Boltestål Mutter Plater Støpingsmedel Design-proof prøving: sjekk om utførelsen av ferdig installerte bolter og tilbehør oppfyller kraven. Strekkprøving (pullout test) Viskositet av sementmørtel Vedheftningsprøving

31 31 Kap 8: Numerisk modellering Shear load Rock joint

32 32 Kap 9: Eksempler av bolting 14 boltingseksempler i ulike bergforhold. 12 fra gruver, 1 vannkraftmaskinhall og Gjørvik hallen De fleste er vellykkete kasser. Noen er mislykket. For hver kasse: bergmassekvalitet, bergspenningsforhold, bergsikring, hva som skjedde, hvordan boltene reagerte, og konsekvensen

33 33 Takk for oppmerksomheten

Like dokumenter

Boltetyper og funksjonalitet

1 Boltetyper og funksjonalitet Charlie C. Li Institutt for geologi og bergteknikk, NTNU 2 Innhold Boltetyper Utførelse av bolter under strekkekrefter Oppførsel av bolter i felt Duktile bolter Bergsikringsprinsipper