fjellbolting - bergmekanikk · impact load to after installation wedge the end . 6 self-drilling...
Post on 16-May-2020
8 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
FjellboltingPrinsipper og Applikasjoner
Charlie C. Li
NTNU
NBGs boltkurs 25.-26. september 2017, Trondheim
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
Kap 2: Typiske bolter
• Bolttyper
• Hvordan bolten fungerer
• Spesifikasjoner: typiske diameter, flytende og
bruddgrenser, tøyningsgrenser
4
Mekanisk bolt
• Ekspansjonsbolt
• ” Slot-and-wedge” bolt
Bar Plate / Nut Wedge Shell
Expansion shell
5
Limt bolt
Rebar Plate / Nut Grout
Rebar Plate / Nut Resin
Split-end expanded
after installation Impact load to
wedge the end
7
Kabelbolt
Twin-strand
cablebolt Cementitious grout
Fixed anchor
length, > 5 m
Barrel and wedge
anchors
Fixed anchor
length, > 5 m
Barrel and wedge
anchors
9
Hybridbolt
Polyethylene sleeve
Expansion shell
Steel tube
Hemispherical dome
Pre-tension Post grouting Installed
(a) (b)
11
Kap 3: Utførelse av bolter
• Prøvingsmetoder: statisk og dynamisk
• Statisk utførelse
• Dynamisk utførelse
• Feltobservasjoner
12
Prøvingsmetoder
• Statisk prøving
• Dynamisk prøving
(a) (b) (c)
Upper tube
Lower tube
Bolt
Impact plate
Mass
Mass
Upper tube
Lower tube
Bolt
Buffers
Beam
13
Statisk utførelse
Expansion shell 20 mm
Cement grouted
rebar 20 mm
Pu
ll lo
ad
(kN
)
50
100
150
200
250
300
350
400
Infltable bolt 38 mm
Split set SS46
Fibreglass bolt 22 mm
Twin strand cable
2x12.7 mm
0
0
Displacement (mm)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Failure in plate
Failure in bolt shank
Slip
Expansion shell 20 mm
Cement grouted
rebar 20 mm
Split set SS46
Fibreglass bolt 22 mm
Twin strand cable
2x12.7 mm
Shear displacement (mm)
20 40 60 80 100 120 0 140 160 180 200
50
0
100
150
200
Sh
ea
r lo
ad
(kN
)
250
300
Failure in bolt shank
Super Swellex 38 mm
14
Feltobservasjoner
1st pass
(backfilled) 2nd
pass
Fractures
20 mm
40 mm
Bolt 1 Bolt
1
Bolt
2
(a) (b)
65 mm
10 mm
Bolt 2
(c)
15
Kap 4: Mekanikk av bolting
• Boltebelastningsmodeller
• Interaksjon mellom bolter og bergmassen
• Interaksjon mellom bolter og andre sikringselementer
• Bergmasseresponsekurven og bergsikringslinjen
16
Model for mekanisk bolt
(a)
(b)
(c)
Shear stress
Stre
ss
Axial stress σ 0
Ultimate axial stress
x
0
19
Modeller for enrgibolter
Ultimate axial stress
Shear stress on bolt = 0
Stre
ss Axial stress
Load
(a)
(b)
(c)
Ultimate axial stress
Shear stress on bolt = 0
Stre
ss Axial stress
Load
(a)
(b)
(c)
Stre
ss /
str
ain
Shear stress on bolt = 0
Axial stress or strain in bolt
Ultimate axial stress or strain
Fracture 1 Fracture 2
21
Interaksjon mellom bolter og bergmassen
Pick-up length
Anchor length
Neutral point
0 50 100 150 200
Distance to borehole collar (cm)
0
50
100
150
200
Axi
al s
tres
s (M
Pa)
Shear stress
Distance to borehole collar (cm)
Str
ess (
MP
a) Axial stress
Shear stress
0.3 m
0.3 m
22
Bergmasseresponsekurven og
bergsikringslinjen
Radial deformation u (or Time)
Sup
po
rt p
ress
ure
, pi
pi = po
Too early
Wall
SCC
Too late
Right time
pi
po
GRC
Roof
A
B
C
23
Kap 5: Boltingsplanlegging
• Bergbruddtyper
• Bergspenningsforhold
• Planleggingsprinsipper
• Typer av bolting
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
Typer av bolting
• Kilblokkefesting
• Buebygging
• Suspensjonbolting
• Skjermbolting
• Dynamiskbolting
• ….
28
Andre
• Bestemmelse av boltelengden
• Sikkerhetsfaktorer: last, forskyvning, utgitt energi
• Kompatibilitet mellom de ulike sikringselementene i et
sikringssystem
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
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
top related