Följande testprogram är uppdelat i två delar, först klargörs utförandet vid blocksågning för att därefter förklara den kompletterande slitssågningen.
Del 1: Blocksågning
2) Märk ut en kvadrat med sidorna 1m.
3) Tre töjningsgivare (6 – 7cm) fästs i centrum av den uppmärkta kvadraten enligt figur 40. Töjningsgivarna kopplas ihop med avsett instrument för registrering av
töjningarna.
4) Börja friläggning av blocket genom att såga alternativt borra upp varje sida av blocket till ett djup av 0,7m.
5) Töjningen registreras under och efter slutförd sågning.
6) För att beräkna horisontalspänningarna i olika riktningar används värdet på töjningarna erhållna från det utförda testet, se kapitel 2.5.
7) Värden på E och υ bestäms via uppskattning alternativt kompletterande labbtester.
Del 2: Slitssågning
1) En plats avskilt från blocksågningen markeras där ytan är lämplig för att fästa mätdubbar. Spänningsfältet på platsen får ej vara påverkat av blocksågningen. 2) Fäst 2 dubbar på ett avstånd av 100 mm enligt figur 40.
3) Läs av och notera avståndet mellan mätdubbarna med en Staeger-mätare. 4) Såga eller borra upp slitsen till 0,7 m djup.
5) Läs av det nya avståndet mellan mätdubbarna och notera detta.
6) För att beräkna spänningen i x-led utifrån de uppmäta deformationerna måste dessa först omvandlas till en töjning enligt ekvation (5.1). Spänningen beräknas sedan med hjälp av ekvation (5.2). ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∆ = L L x ε (5.1) Ε ⋅ ∆ = x x ε σ (5.2)
Figur 40: Till vänster i figuren presenteras töjningsgivarnas placering på bergytan.
Töjningsgivarna är markerade med 1,2 och 3. Till höger är mätdubbar placerade på vardera sida om slitsen. Slitsen skall vara placerad på sådant avstånd att spänningsfältet ej är påverkat av blocksågningen. OBS! Ritningen är ej skalenlig.
5.5 Diskussion
Vid utsågningen av blocket vid metoden blocksågning skulle det kunna vara tänkbart att sågklingan, p.g.a. trycket kilas fast i berget. För att motverka ett sådant scenario är ett alternativ att använda en borr av typen ”Hilti”. Hålen borras i sådant fall omlott för att frigöra blocket. Alternativet med borrning avhjälper även problemet med att sågklingan kan bli alltför stor.
Vid användningen av Staeger-mätare är det möjligt att fel uppstår på grund av temperaturen och om olika personer gör avläsningen. Detta avhjälps genom att testprogrammet
kontrollerar de yttre förhållandena och innefattar tydliga instruktioner för hur avläsningen ska utföras.
En annan tänkbar felkälla är tiden det tar att såga upp blocket eller slitsen. Att utföra friläggningen av berget på kortast möjliga tid är att eftersträva.
1 2
6 SLUTSATSER
Baserat på detta arbete kan följande slutsatser dras:
• Det finns ett ökat behov av att utföra bergspänningsmätningar vid ytliga bergmassor. Sammanställningen av resultat från överborrningsmätningarna visar att en
approximering utifrån den regressionslinje som beskrivits av Stephansson (1993) inte ger ett gott resultat. Dessutom är spridningen av mätdata stor dels mellan mätnivåer men också mellan olika mätplatser.
• Det är representativt att mäta på markytan för spänningar på litet djup då berget består av enstaka horisontella sprickor eller bankningsplan enligt de numeriska analyserna som utförts i UDEC. Vid helt söndersprucket berg är mätningar på
markytan svåra att utföra eftersom spänningarna i sådant fall är noll eller mycket nära noll. Styvhetsskillnader i berget påverkar spänningarna och har större betydelse än enskilda sprickor för resultatet.
• Block- och slitssågning anses vara lämpliga metoder för ytliga
bergspänningsmätningar eftersom dessa är enkla att utföra praktiskt. Töjningarna som uppstår vid friläggning av blocket beräknas enkelt om till spänningar i
horisontalplanet. Vid slitssågning fås en töjning som beräknas till en normalspänning tvärs slitsen.
• För fortsatta studier rekommenderas ett fältförsök med blocksågningsmetoden, kombinerat med slitssågning. Friläggning av blocket utförs med fördel m.h.a. en borr, typ ”Hilti”. Töjningarna registreras med töjningsgivare som är fästa på blockets yta. Utifrån kända samband beräknas spänningarna. Vid slitssågning registreras töjningen med en Staeger-mätare. Denna avläser avståndsförändring mellan två mätdubbar vilka är placerade på varsin sida om slitsen.
REFERENSER
Amadei, B. & Stephansson, O. (1997) Rock stress and its measurement. London: Chapman and Hall.
Bowling (1976) Surface rock stress measurement with a new cylindrical jack. In Proc. ISRM
Symposium on Investigation of Stress in Rock, Advances in Stress Measurement, Sydney,
The Institution of Engineers, Australia, pp.7-11. [Refererad i Amadei och Stephansson 1997] Brown. & Hoek (1978) Trends in relationships between measured in situ stresses and depth.
Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 15, pp. 211-15. [Refererad i Amadei &
Stephansson 1997]
Cundall, P. A. (1971) A Computer Model for Simulating Progressive Large Scale Movements in Blocky Rock Systems. In Proc. Symposium Int. Soc. Rock Mech. (Nancy, 1971), paper II-8.
Duvall, W.I. (1974) Stress relief by center hole. Appendix in US Bureau of Mines Report of
Investigation RI 7894.
Fahlesson, C. (2005) Muntlig kommunikation.
Itasca (2000) UDEC Version 3.1. User’s Guide. Minneapolis. ICG, Inc.
Ivanov, V., Parashkevov, R., Popov, S.N. (1983) Deformations measurement with the method of partial stress relief and geomechanical processing of the results. In Proc. Int.
Symp. on Field Measurements in Geomechanics, Zurich, Balkema; Rotterdam, pp 1057-61.
Jaeger, J.C., Cook, N.G.W. (1964) Theory and application of curved jacks for measurements of stresses. In Proc. Int. Conf. State of Stress in the Earth’s Crust, Santa Monica, Elsevier, New York, pp 301-95.
Leijon, B. A. (1989) Relevance of Pointwise Rock Stress Measurements- an Analysis of Overcoring Data. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 26, No. 1, pp. 61-68. Lieurance, R.S. (1939) Boulder canyon project final report, Part V (technical investigation),
Bull., 4, 265-8.
Lindfors, U., Perman, F., Sjöberg, J. (2005). Evaluation of the overcoring results from borehole KFM01B. SKB P-report P-05-66. Svensk Kärnbränslehantering AB.
Merill, R.H. (1964) In situ determination of stress by strain relief techniques. In Proc. Int.
Conf. State of Stress in the Earth’s Crust, Santa Monica, Elsevier, New York, pp 343-69.
Nordlund, E., Rådberg, G., Sjöberg, J. (1998) Bergmekanikens grunder. Luleå. Luleå tekniska universitet.
Olsen, O.J. (1957) Measurement of residual stress by the strain relief method. Quarterly
Colorado School of Mines, 52, pp 183-204.
Reinecker J, Heidbach O, Tingay M, Connolly P, Muller B, 2004. The 2004 release of the
Word Stress Map (available online at www.world-stress-map.org), accessed 2005-03-01.
Rocha, M., Lopes, J.J.B., Silva, J.N. (1966) A new technique for applying the method of the
flat jack masses. In Proc. 1st
Cong. Int. Soc. Rock Mech. (ISMR), Lisbon, Lab. Nac. de Eng.
Civil, Lisbon, Vol.2, pp 57-65.
Sipprelle, E. M., Teichman, H. L. (1950) Roof Studies and Mine Structure Stress Analysis, Bureau of Mines Oil Shale Mine, Rifle, Colorado. Trans. AIME., 187, pp 1031-6.
Sjöberg, J., Klasson, H. (2003) Stress Measurements in deep boreholes using the Borre (SSPB) probe. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 40, No. 7-8 pp 1205-1223.
Sjöberg, J., Lindfors, U., Perman, F., Ask, D. (2005). Evaluaton of the state of stress at the Forsmark site. SKB P-report (in press). Svensk Kärnbränslehantering AB.
Stephansson, O (1993) Rock stress in the Fennoscandian shield. In Comprehensive Rock Engineering (ed. J.A. Hudson, Pergamon Press, Oxford, Chapter 17, Vol 3, pp 445-59. Tsur-Lavie, Y., Van Ham, F. (1974) Accuracy of strain measurements by the undercoring method. In Int. soc. for rock mech. Congress (3:1974), Denver, National Academy of sciences, Washington, D.C. Vol. 2A, pp 474-80.
Töyrä, J. (2004) Stability of Shallow Seated Constructions in Hard Rock. Luleå. Luleå University of Technology. Technical Report. 2004:11.ISSN:1402-1536.ISRN:LTU-DT--04/11—SE
Zoback, M., et al. (1989) Global pattern of tectonic stress. Nature, vol 341, 291-8. [Refererad i Nordlund et al. (1998)]