VTI National Transport Research Database

BeFo 436 - Dynamisk 3D numerisk modellering av storskaliga tester på bergförstärkning i Kiirunavaara gruva (BeFo 436 - Dynamic 3D numerical modelling of large-scale tests of rock support at Kiirunavaara mine)

  • Tengborg, Per
  • Stiftelsen Bergteknisk Forskning (BeFo), Stiftelse, 802017-3145
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2021-08-02 -- 2023-09-30 Registration number:
  • Trafikverket 2021/69376
Subject(s): Online resources: Abstract: Sju storskaliga dynamiska tester av bergförstärkning genomfördes vid LKAB:s Kiirunavaara gruva för att utveckla en metod för in situ dynamiska tester av prestanda hos bergförstärkning. Testerna utfördes för att öka förståelsen över bergförstärkning av tunnlar mot starka dynamiska laster. Fälttester simulerades med hjälp av två numeriska modelleringstekniker, LS-DYNA och UDEC, för att undersöka hur testuppsättningen presterade, hur förstärkta och icke-förstärkta tunnlar betedde sig under fälttesterna samt hur den komplexa interaktionen mellan spänningsvågor och bergförstärkning fungerar. Jämförelsen mellan de numeriska resultaten och de erhållna från fälttester visade att kombinationen av LS-DYNA och UDEC kunde simulera fälttesterna på ett tillfredsställande sätt. Eftersom analyserna utfördes med 2D-modeller, medan strukturgeologin, markrörelserna, sprickmönstret och förstärkningsrörelserna är tredimensionella, föreslås här ett projekt i vilket man utför den numeriska analysen med 3DEC, för att studera interaktionen mellan den dynamiska belastningen och bergssprickor, bergblock, tunnelvägg och installerat bergförstärkning i 3D. Analysen föreslås bestå av två steg: (i) sprängningssteget som ska modellera med den finita elementkoden LS-DYNA och (ii) vågutbredningssteget som ska modellera med koden 3DEC. Det föreslagna projektet är en fortsättning på ett tidigare doktorandprojekt vid Luleå tekniska universitetet, LTU. Resultaten av det tidigare arbetet presenteras i form av en doktorsavhandling vid Luleå tekniska universitet (Shirzadegan 2020). Det föreslagna projektet, som bygger vidare på doktorandprojektet, är bedömt vara av värde både som forskningsprojekt men också för den praktiska förståelsen av bergmassans och bergförstärkningens beteende av akademin samt experter inom dynamiska förstärkningar och sprängteknik. Abstract: Seven large scale dynamic tests of rock support were conducted at LKAB’s Kiirunavaara mine in order to develop a methodology for the design of dynamic load resistant rock supports. The tests were performed to increase the understanding of the response of rock support installed on the walls of a tunnel and subjected to strong dynamic loading. The tests were numerically simulated by using two numerical modelling techniques, LS-DYNA and UDEC, to investigate the performance of the test set up, the response of supported and unsupported excavations during the field tests as well as the complex interaction of stress waves and rock support. The comparison of the numerical results and the results obtained from field tests showed that the combination of LS-DYNA and UDEC could satisfactorily simulate the field tests. Since the analyses were conducted with 2D models, while the structural geology, ground motion measurements, fracture investigations and support motion, as well as the deformation measurements, occur in a 3D space, it is suggested here that a three-dimensional analysis should be carried out using 3DEC, to study the interaction of the dynamic load with rock joints, rock blocks, tunnel wall and installed rock support. The analyses are suggested to be comprised of two stages: (i) the explosion stage modelled in 3D with the finite element code LS-DYNA and (ii) the wave propagation stage modelled in 3D using 3DEC, where the results from LS-DYNA are used as input. The currently proposed project at BeFo is a continuation of a former PhD project at LTU (LS-DYNA and UDEC). The results of that work are presented in form of a doctoral thesis at Luleå University of Technology LTU (Shirzadegan 2020). The projects have been judged to have a high research and engineering value by the academia and engineering professionals in the field of dynamic rock supports and blasting.
Item type:

Powered by Koha