Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorLi, Charlie Chunlin
dc.contributor.authorAasbø, Karsten Sannes
dc.date.accessioned2021-10-03T16:19:32Z
dc.date.available2021-10-03T16:19:32Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:85046198:31533242
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2787157
dc.descriptionFull text not available
dc.description.abstractBergankere består av lastbærende komponenter, oftest stag eller kabler, og benyttes til å forankre konstruksjoner eller til å forsterke grunnen, eksempelvis til forankring av demning og brofundamenter samt forsterkning av skråninger og tuneller. En rekke studier har vist at eksisterende praksis for beregning av ankerkapasitet har en tendens til å være konservativ, noe som medfører høye kostnader forbundet med bergankring. Det er derfor av interesse å utvikle nye og bedre metoder for beregning av ankerkapasitet. Prosjektet Rock anchoring for stabilization of infrastructure (ROCARC) ledet av professor Charlie Chunlin Li ved Institutt for Geovitenskap og Petroleum NTNU, har som mål å utvikle mer nøyaktige metoder for dimensjonering av bergankere. En sentral oppgav i dette arbeidet er å undersøke hvordan spenning utvikler seg i en bergmasse som er utsatt for en ankerlast. Denne masteroppgaven utgjør en delaktivitet i ROCARC prosjektet. Målet med arbeidet var å studere oppførselen til en simulert oppsprukken bergmasse når den utsettes for en forankringsbelastning. Spesielt var det av interesse å studere utviklingen av spenninger og dannelse av trykkbuer. Videre ble også egnetheten til analyseverktøyet Digital Image Correlation (DIC) med hensyn til måling av fullfelts deformasjon og tøyningsdistribusjon i testmaterialet undersøkt. I tillegg ble også egnetheten til det numeriske modelleringsprogrammet Universal Distinct Element Code (UDEC) for simulering av de fysiske testresultatene vurdert. De fysiske testene tjente også som pre-tester med hensyn til design av ytterligere modelltester som skal utføres i ROCARC prosjektet. Metoden som ble benyttet var laboratorieksperimenter utført ved bruk av en småskala test-rig. Riggen replikerte en ankerlast på en simulert bergmasse bestående av betongklosser. DIC analyseverktøy ble benyttet for å måle fullfelts deformasjon og tøyningsutvilkling i testmaterialet. UDEC simuleringene som ble utført forsøker å replikere resultatene fra de fysiske testene. Resultatene fra de utførte testene viste at modellforsøk i en småskala test-rig er egnet til å kartlegge spenningsutvikling i en simulert bergmasse. DIC analyseverktøyet var brukervennelig og gav verdifull informasjon om deformasjon og spenningsutvikling i testmaterialet. Tøyningsplottene fra DIC-analyse av de fysiske testene viste utvikling av spenningsbuer i testmaterialet. Videre indikerte tøyningplottene utvikling av en konisk stresskonsentrasjon når modellen nærmet seg sin lastkapasitet. UDEC-simuleringene indikerte liknende materialoppførsel som det som ble observert i de fysiske testene. De numeriske simuleringene viste klart en utvikling av spenningsbuer i hvert lag av testmaterialet. UDEC simuleringene viste også utvikling av en stadig mer konisk spenningskonsentrasjon med økende påført belasting og deformasjon. UDEC synes imidlertid å overvurdere modellens motstand mot deformasjon, og predikerte generelt lavere deformasjon enn det som ble observert i de fysiske testene. Dette kan medføre at UDEC er mindre egnet til å estimere styrken og oppførselen til ankere i felt. Videre arbeid anbefales, spesielt bør effekten av ulike blokkgeometrier på spenningsfordelingen forårsaket av en ankerbelastning undersøkes. Det anbefales også å utføre triaksial tester av blokkmaterialet og skjærtesting av sprekkene mellom blokkene. Tilgang til disse dataene vil muliggjøre en mer detaljert vurdering av UDECs egnethet med hensyn til å simulere en bergmasses respons til ankerlast.
dc.description.abstractRock anchoring refers to a construction method where load bearing components, usually steel bars or strands are used to provide anchoring for a structure or for reinforcement of the ground. Rock anchors are applied in a wide variety of engineering works ranging from providing anchoring for dam and bridge abutments to reinforcing rock slopes and tunnels. Various studies have shown that the existing methods used to determine the capacity of rock anchors tend to be overly conservative, leading to high costs associated with rock anchoring. It is therefore a desire in the construction industry to develop more accurate methods for determining anchor capacity. The project Rock anchoring for stabilization of infrastructure (ROCARC), led by professor Charlie Chunlin Li at the Department of Geoscience and Petroleum NTNU, aims to develop better and more accurate dimensioning methods for anchors. Part of this project is the investigation of how stresses form and develop in a rock mass subject to an anchoring load. This master's thesis constitutes a sub activity of the ROCARC project. The objective of the work was to study the behaviour of a blocky rock mass when subject to an anchoring load, particularly to investigate the development of stresses and formation of pressure arches. Also, an aim was to examine the suitability of a Digital Image Correlation (DIC) system for examining the behavior of the test material, and to assess the suitability of the numerical modeling software Universal Distinct Element Code (UDEC) in back-calculation of the results obtained from DIC. Additionally, the tests conducted were to serve as pre-test for the design of further tests to be performed in the ROCARC project. The method applied was laboratory model tests using a small scale test-rig that replicated an anchoring load in a simulated rock mass consisting of concrete blocks. The DIC software was used to obtain plots of full-field deformation and strain development in the test material. The UDEC simulations performed attempted to recreate the results observed in the physical tests. The results of the work performed showed that small scale test-rig analyses can be useful for assessing stress development and distribution in a blocky rock mass. The DIC instrumentation and corresponding software used, worked well and gave valuable information about deformation and strain development in the test material. The strain plots obtained from DIC-analysis of the physical test-rig experiments showed development of pressure arches in the test material. Further, the strain plots indicated development of a conical stress concentration as the model was nearing its ultimate load capacity. The UDEC simulations showed similar material behaviour to what was seen in the physical tests. In particular, the numerical simulations clearly showed the development of pressure arches in each material layer. Furthermore, the simulations showed the development of an increasingly conical stress concentration with increasing applied load. However, UDEC seemed to overestimate the model's resistance to deformation, generally predicting lower deformation than what was measured by DIC in the physical tests. This may make UDEC less suitable for forward modeling of anchor/material capacity. Further work is suggested, especially work to assess the effect of different block geometries on the stress distribution induced by an anchoring load. Also, triaxial tests of block material as well as shear testing of joint interfaces are recommended. More detailed information on material parameters may enable a more comprehensive assessment of the suitability of UDEC for simulation of rock mass behaviour when subject to an anchoring load.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleLaboratory tests and numerical modeling of block models for evaluation of rock mass behaviour when subject to an anchoring load
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

FilerStørrelseFormatVis

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel