KURSDAGENE 2018, Trondheim januar 2018 ANVENDT BERGMEKANIKK

Transkript

1 KURSDAGENE 2018, Trondheim januar 2018 ANVENDT BERGMEKANIKK (5) BERGMEKANISKE FORHOLD AV SPESIELL BETYDNING FOR DAGBRUDDSTABILITET Bjørn Nilsen, Institutt for geovitenskap og petroleum, NTNU - Designprosessen - Bergartsstyrke og karakter - Sprekker, svakhetssoner - Grunnvann - Bergspenninger - Vibrasjoner, rystelser

2 DESIGN PROSESSEN Godt kjennskap til ingeniørgeologiske og bergmekaniske forhold viktig for planlegging og beslutninger mht: Designsektorer Geometri - totalvinkel - veggvinkel - hyllebredde, etc. Bruddutvikling mot dypet, - «push-backs» etc. Eventuell bergsikring Dreneringsopplegg Overvåkningsopplegg etc. (Fra Wyllie & Mah, 2004)

3 BERGARTSSTYRKE OG KARAKTER Styrken innvirker på skjærfastheten Inngangsparametre i numeriske analyser Strukturen kan innvirke på utrasningstype

4 SKJÆRSTYRKE FOR POTENSIELT GLIDEPLAN BARTON-BANDIS PARAMETRE = n tan [ JRC log(jcs/ n ) + r ] JCS c, and φ a er funksjoner av n! JRC Φ b Φ r = (Φ b -20)+20(r/R)

5 SPREKKER/SVAKHETSSONER SPREKKEGEOMETRI, dvs. orientering, utholdenhet: BESTEMMER UTRASNINGSTYPEN SPREKKEKARAKTER, dvs. styrke, ruhet, belegg/fylling: AVGJØR FRIKSJONEN

6 EKSEMPEL PLAN UTGLIDNING, TELLNES Januar 2005, under kraftig regnvær: A) 1,000 t B) 200 t

7 EKSEMPEL UTVELTING («TOPPLING»), TELLNES

8 EKSEMPEL KILEFORMET («WEDGE»), GRANITE LAKE

9 EKSEMPEL SVAKHETSSONE, AKSELBERG

10 GRUNNVANNSTRYKK Ofte brukt som «worst case» scenario, representerer langvarig, kraftig regnvær Mer realistisk «worst case scenario»?

11 LANGTIDSDEFORMASJON/KRYP, Eks. Chuquicamata, Chile

12 LANGTIDSDEFORMASJON/KRYP, Eks. Chuquicamata, Chile Eksempel fra SØ-veggen Skråningsvinkel: 44-50º Granodioritt øverst, UCS MPa Metasedimenter under, UCS rundt 50 MPa Max bevegelse SØ-veggen: cm/dag (SSR)

13 SEISMISK AKTIVITET Skal tas med i beregningen iht Eurocode 7 Fra NS-EN : 2004+NA2008 Returperiode 475 år: a g =0,4 m s-2 =0,04 g (10000 år: a g =1,8 m s-2 =0,18 g)

14 BEREGNINGSEKSEMPEL Partialfaktor-metoden i henhold til Eurokode 7 H = 35m ψ f = 80 o ψ p = 40 o W = kn/m F α = mα Stabiliserende kraft: (W γ f cosψ p - U γ f - F α γ f sinψ p ) tgφ ka /γ m Drivende kraft: (W γ f sinψ p + F α γ f cosψ p ) φ ka = karakteristisk aktiv friksjonsvinkel γ f = partiell faktor for last γ m = materialfaktor F k = karakteristisk last R k = karakteristisk motstand (styrke) ΣM d = F k g f = dimensjonerende last ΣF d = R k /g m = dimensjonerende motstand (styrke) Konstruksjonen/designen tilfredsstillende dersom M d >F d Partielle faktorer iht Eurocode 7 (NS-EN :2004+NA:2008): W, U: γ f = 1,0 F α : γ f = 1,3 tgφ a : γ m = 1,25

15 BEREGNINGSEKSEMPEL, PARTIAL-FAKTOR METODEN KRAV: ΣM d > ΣF d => (W g f cosy p - U g f - F a g f siny p ) (tan a /g m ) > (W g f siny p + F a g f cosy p ) Situasjon Worst case Best case Jordskjelv/ Vann/ikke ikke vann jordskjelv F a g f n a ,5 64 ΣM d (kn/m) ΣF d (kn/m) ΣM d /ΣF d 1,10 1,41 1,25 1,20 Last: F d = F k g f Styrke: M d = M k /g m g f = 1,0 for W og U g f = 1,3 for F a g m = 1,25 for tan a α = 0,04g

16 SEISMISK AKTIVITET EKSEMPEL CHUQUICAMATA April 2014: Magnitude 8,2 Ingen skred/ras-hendelse av betydning!

17 VALG AV TILTAK/SIKRINGSMETODE, eks. Hoek & Bray (1991) Aktuelle tiltak: Planlagt skjæring med potensielt problem - utflating: 300 ft F=1,3 anses ok - forankring - drenering

18 Tonn og kostnad for respektive alternative tiltak Mulige tiltak: -Utflating (A) -Forankring (C/D) -Drenering (E) (B: Ras) Relativ kostnad: A(80 o )+C: D+E: 155 A(55 o )+E: Kombinasjon av flere tiltak ofte best!

19 DETALJSTABILITET / PALLSTABILITET I DAGBRUDD eksempel på sikringsstrategi ved fare for utglidning BOLTING/BERGANKRE - opptil 12 m lange ø32 mm kamstålbolter - Stedvis bunter av 3 bolter i hvert hull DRENERING - subhorisontale drenshull DIMENSJONERING AV BOLTING før bolting, antar FS~1,0 => R = S = W sin α ved bolting => (R + T sin α tan φ a ) / (S T cos α) = FS målsetting: FS 1,2-1,3 (effekt av drenering ikke inkludert)

20 SLUTTKOMMENTARER FULL FORSTÅELSE AV DAGBRUDDSSTABILITET FORUTSETTER INNSATS PÅ FLERE FELTER OG TRINNVIS TILNÆRMING: 1) Identifisering av mulig stabilitetsproblem / forståelse av problemstillingen 2) Fastlegging av parametre som inngår i beregning og analyse 3) Beregning 4) Stabilitetskontroll/monitorering Mest avgjørende for godt analyse/beregningsresultat: kvaliteten av inngangsparametrene! Grundige og planmessige felt- og lab.undersøkelser av største viktighet!