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
3 Boltetyper To-punkt forankret bolt Mekanisk ekspansjonsbolt, ende-limt bolt Limt bolt Sement- eller polyester-limt kamstål Friksjonsbolt Split set, Swellex
4 To-punkt forankret bolt Ekspansjonsbolt Ekspansjonshylser Bail typ Shell typ
5 Kamstål Lengde-limt bolt Rebar (med gjenge) Thread bar (uten gjenge) Lim: sementmørtel og polyester resin
6 Polyester resin Rebar Blander In store hull Ørstabolten I små hull I store hull Gastabolten, Galvano
7 Friksjonsbolt Split set Sveiset ring utformet ring
8 Friksjonsbolt - Swellex high pressure
9 Hybrid bolt kamstål + ekspansjonsbolt CT-bolt
10 Utførelse av bolter under strekking NTNU/SINTEF bolttestrigg
11 Shear / Axial stress Utførelse av mekanisk bolt 0 Strekkepenning Axial stress 0 Skjærspenning Shear stress 0 Spennings fordelning langs boltlengen
12 Shear / Axial stress Utførelse av kamstålbolt Strekkepenning 0 Axial stress Skjærspenning Shear stress 0 0 Spennings fordelning langs boltlengen
13 Shear / Axial stress Utførelse av friksjonsbolt 0 Strekkepenning Axial stress Skjærspenning Shear stress 0 0 Spennings fordelning langs boltlengen
14 Oppførsel av bolter i felt In-situ målinger Observasjoner av bolter
Axial stress (MPa) 15 200 150 A d d dx 100 50 Shear stress 0 0 50 100 150 200 Distance to borehole collar (cm) Pick-up Neutral point Anchor length Rebar without plate (Sun 1984)
16 Distance to the roof surface (m) 8 6 Extensometer målinger i hengen av en gruvetunnel i laminert sandstein 4 2 0 0 12 Dec, 2006 18 Nov, 2006 23 Nov, 2006 10 20 30 40 50 60 Displacement (mm)
17 Distance along bolt (m) Aksiallasten i en kamstålbolt installert i hengen av en gruvetunnel i laminert sandstein 2 19 Nov, 2006 1 18 Nov, 2006 17 Nov, 2006 0 0 10 20 30 Load (tonnes)
18 Lastmålinger i kamstålbolter i en blokkig bergmasse Rock joint Axial load 100 kn Yield load 115 kn 1/4, 1981 1/4, 1982 2 m
Axial stress (MPa) 19 120 Belastning av en bolt på grunn av sprekkeåpninger 80 40 a > b > c 0 a b c 0.0 0.4 0.8 1.2 Distance to the wall (m)
20 Reaksjon av bolter i felt Kamstål i svakt berg
21 Bolter belastet av skjærforskyvning
22 Bolt 2 Bolt 1 Brutte bolter fremvist på stuffen i svakt berg K malm, Kristineberg, Sverige
23 Bolt 1 Bolt 2
24 Stive og duktile bolter utsatt til bergslag Rebar Cone bolt
25 Duktile bolter Cone bolt Cone Smooth bar
26 Durabar Roofex Garford solid bar
27 D-bolt: En multi-punkt forankret bolt
28 Last (kn) 200 150 Resin rebar Laboratoriestrekketester Sement rebar Sement-limt D-bolt: 64 cm lång stang 100 Swellex Ekspansionsbolt 50 0 0 Split set 20 40 60 80 100 Forskyvning (mm) 120
29 Axial load (kn) 100 Field tests Feltforsøk 80 rebar 60 40 D-bolt (3 sections) 20 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Distance from wall (m)
30 Bergsikringsprinsipper I overflatenært sted - lave bergspenninger I BLOKKIG og HARDT berg og i dypt sted - høy bergspenning I SVAKT berg og i dypt sted - høye bergspenninger
31 I overflatenært sted Bolter er belastet i hovedsak av blokksvekten Bolter må være sterke nok for å beholde ustabile blokker. Dette betyr at STYREKEBOLTER ønskes.
32 I HARDT berg og i dypt sted Risiko at bolter er belastete av bergslag. Bolter må være både sterke og deformasjontålelige. Dette betyr at ENERGI-absorberende bolter ønskes.
33 In SVAKT berg og i dypt sted Bolter er belastet av svellende bergdeformasjon. Bolter må være både sterke og deformasjontålelige. Dette betyr at ENERGI-absorberende bolter ønskes.
34 Pattern bolting Principle 1: To bolt the failed rock to the competent formation behind in case of a small failure zone. Principle 2: To establish an artificial load-bearing arch in the failed rock in case of a large failure zone.
35 Systematisk bolting Prinsipp 1 Prinsipp 2 Kompetent fjell Bruddsonen
36 Fysisk modell demonstrering en lastbærende bru opprett av systematisk bolting (Hoek, 2007)
37 Konclusjon 1 Boltetyper: To-punkt forankrete bolter: ekspansjonsbolt Lengdelimte bolter: rebar Friksjonsbolter: Split set, Swellex Duktile bolter (ny) Lastbærende karakter av bolter: To-punkt forankret bolt: jevnt fordelt last langs boltlengden, relativt lav lastkapasitet Lengdelimt kamstål: lokalt belastet ved åpnende sprekker, høy lastkapasitet Friksjonsbolt: lokalt belastet ved åpnende sprekker, relativt lav lastkapasitet Duktil bolt: jevnt fordelt last mellom ankere, høy energiabsorpsjons kapasitet (både høy last- og forskyvningskapasitet).
38 Konklusjon 2 Respons av bolter i felt: Bolter er belastet av både strekke- og skjærlaster. Sprekkeåpning belaster lokalt bolter. Duktile bolter er bedre enn konvensjonelle bolter i bergslagfjell. Sikringsprinsipper: Bolt sporadisk i overflatenære sted. Bolt systematisk og bolter bør nå det kompetente fjellpartiet i fallet av en SMÅ bruddsone i dypt sted. Systematisk bolting for å opprette en lastbærende bru i oppsprukket berg i fallet av en STOR bruddsone i dypt sted.