1,720,991 research outputs found
Observations and modelling of failure of hard rock masses [Elektronisk resurs]
No full textThe objective of this paper is to run field data, without modification, for a number of case studies in different numerical models to find the best non-calibrated approach. The purpose of the comparison is to identify which frequently used approach gives the best agreement with the observed fallouts with respect to location, depth, shape, and extent. All of the five case studies are situated in hard rock masses that are massive or sparsely fractured, at depths of 630-965 m below surface. The observed fallouts are compared with the results from numerical models in Examine2D and Phase2D. None of the studied approaches give perfect agreement with the actual fallouts. This study demonstrates that when rock mass strength parameters are defined by either the Hoek-Brown or the Mohr-Coulomb criterion, the elastic and elastic-perfectly plastic models reasonably well predict actual fallout depth, although the extent of fallout is exaggerated and the shape incorrect. Therefore, a precise estimation can not be expected. When using the m=0 approach, the results were in poor agreement with the observed fallout. The fallouts are significantly overestimated when applying the brittle-plastic models using instantaneous softening by cohesion and friction or cohesion weakening.</p
Rock mass strength : a review
No full textThe estimation of the rock mass strength is becoming more and more important as the mining depths increase in Swedish mines. A better understanding of the rock mass strength makes it possible to control stability problems in underground excavations. This review constitutes the first phase of a research project aimed at developing a suitable method to estimate the hard rock mass strength. One of the most common ways of determining the rock mass strength is by using a failure criterion. The existing rock mass failure criteria are stress dependent and often include one or several parameters that describe the rock mass properties. These parameters are usually based on classification or characterization systems. This report is a critical literature review on failure criteria for intact rock and rock masses and on classification/characterization systems. Those criteria and systems that are presented were selected based on the facts that they are published, well known, deemed suitable for underground excavations and/or instructive. Totally eleven failure criteria for intact rock, five for rock masses and nineteen classification/characterization systems are presented. To decide which systems and criteria that are applicable for hard rock masses, some limitations have been stated. The rock mass is assumed to be continuous, comprising of predominantly high-strength rock types with a uniaxial compressive strength of the intact rock in excess of 50 MPa and with a failure mechanism caused by compressive stresses. The limitations for further studies of the classification/characterization systems are that they should present a result that is related to the strength, give a numerical value, have been used after the first publication and be applicable to hard rock masses. Based on this study, it was concluded that the uniaxial compressive strength, block size and shape, joint strength and a scale factor are the most important parameters that should be used when estimating the rock mass strength. Based on these findings, selected systems and criteria were chosen for further studies. These include Rock Mass Rating (RMR), Rock Mass Strength (RMS), Mining Rock Mass Rating (MRMR), rock mass quality (Q- systemet), rock mass Number (N), Rock Mass index (RMi), Geological Strength Index (GSI) and Yudhbir, Sheorey and Hoek-Brown criterion.Godkänd; 2003; 20061120 (ysko
Numerical modelling of observed fallouts in hard rock masses using an instantaneous cohesion-softening friction-hardening model
No full textThe work presented in this paper focuses on compressive stress-induced brittle fallouts in hard rock masses, which are massive or sparsely fractured and subjected to intermediate to high in situ stresses. The results of numerical modelling, using a linear-elastic, brittle plastic material model with cohesion-softening friction-hardening (CSFH) behaviour, were compared with observed fallouts for six cases. The objective was to study how well the results of a CSFH model agrees with observed fallouts with respect to location, depth, and shape. All six cases were well documented with respect to virgin stresses, fallout characteristics, rock mass properties, and rock behaviour. The modelling results showed that shear strain localization (shear bands) developed for all cases. The depth of the intersected shear bands were used as a fallout indicator. Furthermore, the location and shape of the observed fallouts could be predicted fairly accurately. The predicted fallout depth was in good agreement with observed fallouts for three of the cases. Using both yielded elements and intersecting shear bands as fallout indicators results in a better prediction of fallout than using just one indicator.</p
Strength of hard rock masses : a case study
No full textKnowledge of the rock mass strength is important for the design of all types of underground excavations. An improved rock mass strength prediction, as well as a better understanding of the failure process in a rock mass enables e.g., reduced stability problems in underground design and reduced waste rock extraction, improved working conditions underground, and, ultimately, reduced operating costs for underground and mining work. This report constitutes a portion of a PhD project, which was initiated due to the relatively limited knowledge of failure behaviour and the rock mass strength. The aim of the project is to develop a methodology to estimate the strength of hard rock masses. Case histories, where the determined/estimated rock mass strength from a criterion/system can be compared to a measured/determined rock mass strength, are presented in this report. Hence, this report is a summary of all collected field data of observed or documented rock mass failures within this PhD project. For each case presented in this report (except the Stripa case), the following requirements were fulfilled: 1. a rock mass failure has occurred in an underground excavation, with typical tunnel dimensions (approximately 2-10 m), for which the rock mass can be treated as a continuum, 2.the failure is stress induced, for instance spalling, shear failure, slabbing, buckling or compressive failure, 3.stress measurements has been performed (or good knowledge of the in- situ stresses exists), and 4.the uniaxial compressive strength of intact rock (laboratory scale) was above approximately 50 MPa. A total of 14 cases where failure has occurred are presented in this report. First, mining industry cases are presented, comprising three cases from Sweden and one case from Finland. Secondly, two cases of underground storage facilities from Sweden are described. Thirdly, a large scale test from Sweden is presented, and finally, three tunnel cases from Norway are described.Godkänd; 2006; 20061120 (pafi
Validering av numeriska analyser : En förstudie
No full textSyftet med denna förstudie var att öka förståelsen för var, vad, när och hur mätningarna bör utföras för att kunna validera numeriska analyser. Detta arbete har fokuserat på validering av befintliga materialmodeller och programvaror som används av LKAB för bergmekaniska analyser. Sekundära spänningar orsakade av gruvdriften, deformationer och plasticering runt fältorter i liggväggen i Kiirunavaara gruva har studerats.Baserat på denna förstudie kan man dra slutsatsen att det är fördelaktigt att utföra mätningar i orter som ligger nära malmkontakten. Bergmassans hållfasthet hade en stor påverkan på resultatet av de beräknade spänningarna, deformationerna och storleken på den plasticerade zonen. Young's modul hade en stor påverkan på deformationerna, särskilt för låga värden på styvheten.Den bästa positionen att mäta spänningar på i fältorter visade sig vara i taket och det är nödvändigt att installera utrustningen i taket när produktionen är (eller öppningen har börjat) två nivåer ovanför den studerade orten. Om spänningarna ska mätas i andra riktningar är det viktigt att installera utrustningen när produktionen ska börja tre nivåer ovanför den studerade orten för att kunna studera alla stora förändringar som sker orsakade av gruvdriften.Det nedre högra hörnet (i motsatt riktning till malmkontakten) är den lämpligaste platsen för övervakning både x-och y-förskjutningen. Utrustningen för att mäta deformationer/förskjutningar bör installeras i den studerade orten när produktionen har påbörjats en till två nivåer ovanför.De bästa positionerna att mäta skadezonen (EDZ) är i väggarna. Hur än om det är spänning, deformation eller EDZ som ska övervakas så behöver installation av sådan utrustning finnas med i gruvkartan redan då orten planeras. Förslaget på framtida arbete är att starta ett valideringsprojekt.Godkänd; 2012; 20120702 (carik)</p
Prediction of failure and fallouts in access drifts at the Kiirunavaara mine using numerical analysis
No full textEvaluation of rock mass strength criteria
No full textKnowledge of the rock mass behaviour in general, the failure process and the strength in particular, is important for the design of all kinds of underground excavations. One of the most common ways of estimating the rock mass strength is by using a failure criterion. The existing rock mass failure criteria are stress dependent and often include one or several parameters that describe the rock mass properties. These parameters are often based on classification or characterisation systems. A comprehensive literature review of existing classification/characterisation systems and rock mass failure criteria has been performed. As the application of this licentiate thesis is for hard rock masses some limitations have been stated on the systems and criteria. The limitations of the classification/ characterisation systems are that they should present a result that is relevant for the strength, give a numerical value, have been used after the first publication and be applicable to hard rock masses. Based on the literature review, it was concluded that the uniaxial compressive strength, block size and shape, joint strength and a scale factor are the most important parameters that should be used when estimating the rock mass strength. Existing rock mass failure criteria and classification/characterisation systems have been evaluated through the use of case studies. The aim of the case studies was to identify robust systems and criteria, parameters having the strongest impact on the calculated rock mass strength and those giving a large interval of the result. The case study revealed that the rock mass quality (Q-system), rock mass Number (N-system), Rock Mass index (RMi) system, Yudhbir – Rock Mass Rating (RMR76) and Hoek-Brown – Geological Strength Index (GSI) seem to be the most suitable systems and criteria to use when determining the rock mass strength. None of the systems or criteria complies with the requirements of a method to determine the rock mass strength and a better rock mass strength estimation method should be developed. This requires more case histories where the determined/estimated rock mass strength from the criteria/systems can be compared to the measured/determines rock mass strength.Godkänd; 2004; 20061120 (ysko)</p
Validation of numerical analysis [Elektronisk resurs] : a feasibility study
No full textSyftet med denna förstudie var att öka förståelsen för var, vad, när och hur mätningarna bör utföras för att kunna validera numeriska analyser. Detta arbete har fokuserat på validering av befintliga materialmodeller och programvaror som används av LKAB för bergmekaniska analyser. Sekundära spänningar orsakade av gruvdriften, deformationer och plasticering runt fältorter i liggväggen i Kiirunavaara gruva har studerats.Baserat på denna förstudie kan man dra slutsatsen att det är fördelaktigt att utföra mätningar i orter som ligger nära malmkontakten. Bergmassans hållfasthet hade en stor påverkan på resultatet av de beräknade spänningarna, deformationerna och storleken på den plasticerade zonen. Young's modul hade en stor påverkan på deformationerna, särskilt för låga värden på styvheten.Den bästa positionen att mäta spänningar på i fältorter visade sig vara i taket och det är nödvändigt att installera utrustningen i taket när produktionen är (eller öppningen har börjat) två nivåer ovanför den studerade orten. Om spänningarna ska mätas i andra riktningar är det viktigt att installera utrustningen när produktionen ska börja tre nivåer ovanför den studerade orten för att kunna studera alla stora förändringar som sker orsakade av gruvdriften.Det nedre högra hörnet (i motsatt riktning till malmkontakten) är den lämpligaste platsen för övervakning både x-och y-förskjutningen. Utrustningen för att mäta deformationer/förskjutningar bör installeras i den studerade orten när produktionen har påbörjats en till två nivåer ovanför.De bästa positionerna att mäta skadezonen (EDZ) är i väggarna. Hur än om det är spänning, deformation eller EDZ som ska övervakas så behöver installation av sådan utrustning finnas med i gruvkartan redan då orten planeras. Förslaget på framtida arbete är att starta ett valideringsprojekt.</p
Strength, fallouts and numerical modelling of hard rock masses
No full textThe prediction of compressive stress-induced failures is of concern for the design and construction of deep underground excavations in mining and civil engineering. An overstressed rock mass may result in fallouts of rock, which may cause occupational safety hazards, damage of equipment, and/or production disturbances. The purpose of this thesis was to improve on how to model compressive stress-induced failure and fallouts with appropriate material models and strength parameters. The thesis focuses on commonly used design methods for underground excavation with special application to hard rock mass strength assessment. The aim was to suggest the most appropriate material model for fallout prediction and to identify factors governing the strength of hard rock masses. A comprehensive literature review of existing classification/characterisation systems and rock mass failure criteria used to estimate the rock mass strength was conducted. Existing rock mass failure criteria and classification/characterisation systems were evaluated through three case studies. A Round Robin Test was conducted for two of these cases. The evaluation was performed in order to identify robust systems and criteria, as well as to identify the parameters having the strongest impact on the calculated rock mass strength. The case studies revealed that the N, Yudhbir - RMR76, RMi, Q-, and Hoek-Brown - GSI methods, appeared to yield reasonable agreement with the measured stresses at failure. The parameters reflecting joint shear strength have a major influence on the estimated rock mass strength. The RMi method has proven difficult to use. For quality determination of the rock mass, a stress reduction free Q-system (or N) is preferable, as the Q-system covers a wider range of geological situations and the parameters are better described than for the RMR system. For massive rock masses in areas with high stresses and tight interlocks the impact of jointing is less obvious and the GSI method can be used for determination of the rock mass quality. In the subsequent work, a total of six selected case histories of fallouts in hard rock masses were studied. These were collected based on a comprehensive investigation and survey of well described compressive stress- induced fallouts, in drifts, raises and/or tunnels. All six cases considered civil and mining engineering rock excavations where the rock mass properties, measured stresses, behaviour and fallout were well documented. The field observations were compared with predictions from numerical modelling using the finite element analysis program Phase2. The results of the applied brittle-plastic models were sensitive to changes of the peak strength parameters and less sensitive to variations in residual parameters. A cohesion-softening friction-hardening (CSFH) model, using peak cohesion equal to the intact rock strength, proved to be the most appropriate material model for capturing the observed rock behaviour. Yielded elements failed in shear and intersecting shear bands were found to be good indicators of compressive-stress induced fallouts. This is likely since shear is often the final mechanism in the failure process before fallout occurs. The potential compressive stress-induced fallouts can, using a CSFH model, be predicted using the following indicators: (i) intersecting shear bands with significantly elevated strains and which connect to the excavation boundary, and (ii) shear bands being located within the region of yielding. Both criteria must be fulfilled simultaneously. The results showed that the developed shear bands and the zone of yielded elements were sensitive to changes in mesh density. By using small elements (0.01 m) at and close to the boundary of the excavation and in the region of the predicted failure, the results showed no significant changes of the predicted failure zone, with a further decrease in zone size. The CSFH model was applied for prediction and follow-up of compressive stress-induced failure and fallouts of footwall drifts in the Kiirunavaara underground mine. A multi-stage analysis was carried out in order to gradually change the stresses to simulate mining progress. A parametric study was conducted in which strength properties, location, and shape of the footwall drift were varied. The modelling results were sensitive to the shape of the drift. The location of the predicted fallouts in the model was in good agreement with the location of observed fallouts for the case when the drift roof was simulated flatter than the theoretical cross-section. The results indicate that the true shape of the drift was different from the planned one. Simulating actual fallout by removing the indicated region of fallout in the model showed fewer occurrences of compressive-stress induced fallouts in later loading stages for footwall drifts in the Kiirunavaara mine. By scaling the damaged rock and creating a v-notch in the roof (similar to the predicted fall-out shape), in an access drift in the Kristineberg mine, the stability of the excavation was improved.Att förutsäga och bedöma tryckspänningsinducerade skador och utfall av berg är av stor betydelse för djupt belägna konstruktioner inom både gruv- och tunneldrift. Höga bergspänningar kan leda till utfall av berg, vilket i sin tur är en säkerhetsrisk för de som arbetar under jord samt att maskiner kan skadas och/eller att produktionsstörningar uppstår. Syftet med denna avhandling har varit att studera lämpliga materialmodeller för att kunna bedöma utfall orsakade av höga tryckspänningar. Denna avhandling fokuserar på vanligt förekommande metodiker för design av underjordskonstruktioner med tillämpning på hårda bergmassors. Målet är att föreslå den mest lämpade materialmodellen för att bedöma utfall samt att identifiera de faktorer som är styrande för hårda bergmassors hållfasthet.En omfattande litteraturstudie av existerande klassificeringssystem och brottkriterier för bergmassan har genomförts i detta arbete. För att utvärdera dessa system och kriterier användes tre fallstudier. Ett så kallat "Round Robin Test" utfördes för två av dessa fall. Baserat på fallstudien så bedömdes "rock mass quality" (Q-system), "rock mass Number" (N-system), "Rock Mass index" (RMi), Yudhbir - "Rock Mass Rating" (RMR76) and Hoek-Brown - "Geological Strength Index" (GSI) vara de brottkriterier och system som gav en relativt god överensstämmelse med de spänningar som uppmätts vid brott. De parametrar som återspeglar sprickans skjuvhållfasthet hade störst påverkan på de uppskattade hållfasthetsvärdena. RMi metoden visade sig vara svår att använda. För att bedöma kvaliteten av en bergmassa ansågs ett spänningsreduceringsfritt Q-system (eller N metoden) vara mest lämpligt, då beskrivningen av parametrarna i detta system är bättre och omfattar fler geologiska förhållanden än för RMR-systemet. För massiva bergmassor som är kraftigt sammanpressade av höga spänningar, är påverkan av sprickornas egenskaper av mindre vikt och GSI metoden anses vara lämplig för att bedöma bergmassans kvalitet.För att kunna utvärdera lämplig materialmodell så har resultaten från numeriska analyser jämförts med fältobservationer av skador och utfall. Totalt beskrivs sex fallstudier, hämtade från gruvor och tunnlar, där utfall har skett i hårda bergmassor. Uppmätta spänningar i berget, bergmassans egenskaper och beteende är väl dokumenterade för respektive fall. Dessa fall baseras på en omfattande studie och insamling av välbeskrivna utfall orsakade av höga spänningar i tunnlar och schakt. Fältobservationerna har jämförts med beräknade resultat från numeriska analyser i Finita Element programmet Phase2. Efter att ha tillämpat fallstudier och utvärderat resultat från numeriska analyser ansågs den mest lämpade materialmodellen vara kohesions-mjuknande friktions-hårdnande.Resultaten i denna avhandling visar också hur man kan tolka resultat från numeriska analyser med hänsyn till potentiella brott och utfall då man använder en kohesionsmjuknande friktions-hårdnande materialmodell. Korsande skjuvband med genomgående höga värden, som mynnar ut på randen av utbrytningen samt som finns inom den plasticerade zonen bör tolkas som potentiellt utfall. Skjuvbanden och zonen av plasticerade element var elementberoende. Genom att använda små element (0.01 m) på och nära randen av utbrytningen och i det område där potentiellt utfall var möjligt så innebar fortsatt reducering av elementstorleken inte någon större påverkan på resultatet.Tillämpningen för att förutsäga brott och utfall med hjälp av en kohesions-mjuknande friktions-hårdnande modell utfördes för Kiirunavaaragruvans fältorter i liggväggen. En flerstegsanalys utfördes för att kunna simulera förändringar i spänningar påverkade av gruvbrytningen. En parameterstudie genomfördes där hållfasthetsparametrar, lokalisering av orterna med avseende på avstånd till produktionen samt tvärsnitten på liggväggsorternas varierades. Resultaten påverkades mycket av formen på orten. För fältorter på samma nivå som produktionen fanns en tydlig tendens till tryckspänningsinducerade utfall i anfanget i riktning mot malmen. Lokaliseringen av det beräknade brottet i anfanget var mer tydligt för ett platt tak kontra den teoretiska profilen av tvärsektionen. Resultaten indikerar att den verkliga formen på fältorterna skiljer sig från den teoretiska profilen.Genom att ta bort de element i modellen som motsvarade verkliga utfall visade resultaten från simuleringen att färre utfall av tryckspänningsinducerade utfall kunde förväntade i senare belastningsskeden för Kiirunavaaras fältorter. Genom att skrota bort skadat berg och skapa en v-formad kil i taket (liknande den som förväntas ske vid simuleringen) för en ort i Kristinebergsgruvan kunde stabiliteten förbättras.Godkänd; 2008; 20081113 (ysko)</p
Strength, fallouts and numerical modelling of hard rock masses [Elektronisk resurs]
No full textThe prediction of compressive stress-induced failures is of concern for the design and construction of deep underground excavations in mining and civil engineering. An overstressed rock mass may result in fallouts of rock, which may cause occupational safety hazards, damage of equipment, and/or production disturbances. The purpose of this thesis was to improve on how to model compressive stress-induced failure and fallouts with appropriate material models and strength parameters. The thesis focuses on commonly used design methods for underground excavation with special application to hard rock mass strength assessment. The aim was to suggest the most appropriate material model for fallout prediction and to identify factors governing the strength of hard rock masses. A comprehensive literature review of existing classification/characterisation systems and rock mass failure criteria used to estimate the rock mass strength was conducted. Existing rock mass failure criteria and classification/characterisation systems were evaluated through three case studies. A Round Robin Test was conducted for two of these cases. The evaluation was performed in order to identify robust systems and criteria, as well as to identify the parameters having the strongest impact on the calculated rock mass strength. The case studies revealed that the N, Yudhbir - RMR76, RMi, Q-, and Hoek-Brown - GSI methods, appeared to yield reasonable agreement with the measured stresses at failure. The parameters reflecting joint shear strength have a major influence on the estimated rock mass strength. The RMi method has proven difficult to use. For quality determination of the rock mass, a stress reduction free Q-system (or N) is preferable, as the Q-system covers a wider range of geological situations and the parameters are better described than for the RMR system. For massive rock masses in areas with high stresses and tight interlocks the impact of jointing is less obvious and the GSI method can be used for determination of the rock mass quality. In the subsequent work, a total of six selected case histories of fallouts in hard rock masses were studied. These were collected based on a comprehensive investigation and survey of well described compressive stress- induced fallouts, in drifts, raises and/or tunnels. All six cases considered civil and mining engineering rock excavations where the rock mass properties, measured stresses, behaviour and fallout were well documented. The field observations were compared with predictions from numerical modelling using the finite element analysis program Phase2. The results of the applied brittle-plastic models were sensitive to changes of the peak strength parameters and less sensitive to variations in residual parameters. A cohesion-softening friction-hardening (CSFH) model, using peak cohesion equal to the intact rock strength, proved to be the most appropriate material model for capturing the observed rock behaviour. Yielded elements failed in shear and intersecting shear bands were found to be good indicators of compressive-stress induced fallouts. This is likely since shear is often the final mechanism in the failure process before fallout occurs. The potential compressive stress-induced fallouts can, using a CSFH model, be predicted using the following indicators: (i) intersecting shear bands with significantly elevated strains and which connect to the excavation boundary, and (ii) shear bands being located within the region of yielding. Both criteria must be fulfilled simultaneously. The results showed that the developed shear bands and the zone of yielded elements were sensitive to changes in mesh density. By using small elements (0.01 m) at and close to the boundary of the excavation and in the region of the predicted failure, the results showed no significant changes of the predicted failure zone, with a further decrease in zone size. The CSFH model was applied for prediction and follow-up of compressive stress-induced failure and fallouts of footwall drifts in the Kiirunavaara underground mine. A multi-stage analysis was carried out in order to gradually change the stresses to simulate mining progress. A parametric study was conducted in which strength properties, location, and shape of the footwall drift were varied. The modelling results were sensitive to the shape of the drift. The location of the predicted fallouts in the model was in good agreement with the location of observed fallouts for the case when the drift roof was simulated flatter than the theoretical cross-section. The results indicate that the true shape of the drift was different from the planned one. Simulating actual fallout by removing the indicated region of fallout in the model showed fewer occurrences of compressive-stress induced fallouts in later loading stages for footwall drifts in the Kiirunavaara mine. By scaling the damaged rock and creating a v-notch in the roof (similar to the predicted fall-out shape), in an access drift in the Kristineberg mine, the stability of the excavation was improved.Att förutsäga och bedöma tryckspänningsinducerade skador och utfall av berg är av stor betydelse för djupt belägna konstruktioner inom både gruv- och tunneldrift. Höga bergspänningar kan leda till utfall av berg, vilket i sin tur är en säkerhetsrisk för de som arbetar under jord samt att maskiner kan skadas och/eller att produktionsstörningar uppstår. Syftet med denna avhandling har varit att studera lämpliga materialmodeller för att kunna bedöma utfall orsakade av höga tryckspänningar. Denna avhandling fokuserar på vanligt förekommande metodiker för design av underjordskonstruktioner med tillämpning på hårda bergmassors. Målet är att föreslå den mest lämpade materialmodellen för att bedöma utfall samt att identifiera de faktorer som är styrande för hårda bergmassors hållfasthet.En omfattande litteraturstudie av existerande klassificeringssystem och brottkriterier för bergmassan har genomförts i detta arbete. För att utvärdera dessa system och kriterier användes tre fallstudier. Ett så kallat "Round Robin Test" utfördes för två av dessa fall. Baserat på fallstudien så bedömdes "rock mass quality" (Q-system), "rock mass Number" (N-system), "Rock Mass index" (RMi), Yudhbir - "Rock Mass Rating" (RMR76) and Hoek-Brown - "Geological Strength Index" (GSI) vara de brottkriterier och system som gav en relativt god överensstämmelse med de spänningar som uppmätts vid brott. De parametrar som återspeglar sprickans skjuvhållfasthet hade störst påverkan på de uppskattade hållfasthetsvärdena. RMi metoden visade sig vara svår att använda. För att bedöma kvaliteten av en bergmassa ansågs ett spänningsreduceringsfritt Q-system (eller N metoden) vara mest lämpligt, då beskrivningen av parametrarna i detta system är bättre och omfattar fler geologiska förhållanden än för RMR-systemet. För massiva bergmassor som är kraftigt sammanpressade av höga spänningar, är påverkan av sprickornas egenskaper av mindre vikt och GSI metoden anses vara lämplig för att bedöma bergmassans kvalitet.För att kunna utvärdera lämplig materialmodell så har resultaten från numeriska analyser jämförts med fältobservationer av skador och utfall. Totalt beskrivs sex fallstudier, hämtade från gruvor och tunnlar, där utfall har skett i hårda bergmassor. Uppmätta spänningar i berget, bergmassans egenskaper och beteende är väl dokumenterade för respektive fall. Dessa fall baseras på en omfattande studie och insamling av välbeskrivna utfall orsakade av höga spänningar i tunnlar och schakt. Fältobservationerna har jämförts med beräknade resultat från numeriska analyser i Finita Element programmet Phase2. Efter att ha tillämpat fallstudier och utvärderat resultat från numeriska analyser ansågs den mest lämpade materialmodellen vara kohesions-mjuknande friktions-hårdnande.Resultaten i denna avhandling visar också hur man kan tolka resultat från numeriska analyser med hänsyn till potentiella brott och utfall då man använder en kohesionsmjuknande friktions-hårdnande materialmodell. Korsande skjuvband med genomgående höga värden, som mynnar ut på randen av utbrytningen samt som finns inom den plasticerade zonen bör tolkas som potentiellt utfall. Skjuvbanden och zonen av plasticerade element var elementberoende. Genom att använda små element (0.01 m) på och nära randen av utbrytningen och i det område där potentiellt utfall var möjligt så innebar fortsatt reducering av elementstorleken inte någon större påverkan på resultatet.Tillämpningen för att förutsäga brott och utfall med hjälp av en kohesions-mjuknande friktions-hårdnande modell utfördes för Kiirunavaaragruvans fältorter i liggväggen. En flerstegsanalys utfördes för att kunna simulera förändringar i spänningar påverkade av gruvbrytningen. En parameterstudie genomfördes där hållfasthetsparametrar, lokalisering av orterna med avseende på avstånd till produktionen samt tvärsnitten på liggväggsorternas varierades. Resultaten påverkades mycket av formen på orten. För fältorter på samma nivå som produktionen fanns en tydlig tendens till tryckspänningsinducerade utfall i anfanget i riktning mot malmen. Lokaliseringen av det beräknade brottet i anfanget var mer tydligt för ett platt tak kontra den teoretiska profilen av tvärsektionen. Resultaten indikerar att den verkliga formen på fältorterna skiljer sig från den teoretiska profilen.Genom att ta bort de element i modellen som motsvarade verkliga utfall visade resultaten från simuleringen att färre utfall av tryckspänningsinducerade utfall kunde förväntade i senare belastningsskeden för Kiirunavaaras fältorter. Genom att skrota bort skadat berg och skapa en v-formad kil i taket (liknande den som förväntas ske vid simuleringen) för en ort i Kristinebergsgruvan kunde stabiliteten förbättras.</p
- …
