Laboratorietester för framtagande av materialegenskaper för spröd materialmodell för huvudbergarterna i Malmberget och Kiruna

• Main Author: Nygård, Daniel
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Luleå tekniska universitet, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser 2020
• Subjects: Spröd materialmodell; CWFS; Bergmekaniska laboratorietester; Infrastructure Engineering; Infrastrukturteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-79049

LKAB är en gruv- och mineralkoncern som har bland annat två underjordsgruvor i norra Sverige där de bryter järnmalm. I båda dessa gruvor återfinns kompetent berg, vid brytning har skador börjat uppstå i schakt och orter. Som stöd till utredningar varför skadorna uppstår och vad som kan göras för att i framtiden förhindra dessa skador har bl.a. numerisk modellering använts som verktyg. För numerisk modellering krävs en materialmodell som beskriver bergets beteende i modellen. I tidigare undersökningar utförda för LKAB har den spröda materialmodellen CWFS (Cohesion-Weakening-Friction-Strengthening) har visat sig kunna återskapa de observerade skadorna i LKAB:s underjordsgruvor. Målet med denna undersökning var att genom laboratorietester bestämma de ingående parametrarna till CWFS-modellen för de bergarter som återfinns i LKAB:s underjordsgruvor. De laboratorietester som utfördes var enaxiella och triaxiella trycktester. De triaxiella trycktesterna utfördes vid ett lågt omgivande tryck för att motsvara de förhållanden med låg inspänning som antas råda i närheten av randen till det uttagna berget där skadorna i gruvorna observerats. Resultaten från laboratorietesterna utvärderades sedan i en numerisk modell.  Undersökningen utfördes genom att trycktesterna utfördes numeriskt och jämfördes mot laboratorietesterna. Från laboratorietesterna sågs att bergets hållfasthet inte ökar linjärt med omgivande tryck. Den linjära materialmodellen CWFS kunde inte efterlikna det beteendet för hela spannet av testade omgivande tryck. Om däremot det omgivande trycket begränsades till att bara motsvara de triaxiella trycktesterna mellan 5 och 10 MPa kunde en bra korrelation mot hållfastheten observeras. Parametrarna erhållna i denna undersökning var för berg med låg inspänning En del parametrar skiljer sig mot de erhållna från tidigare undersökningar där ett högre omgivande tryck användes i laboratorietesterna. Detta gäller framför allt friktionsvinkeln som var högre för denna undersökning. Parametrarna erhållna i denna rapport behöver dock valideras mot in situ förhållanden via exempelvis analyser av dokumenterade praktikfall.