Ruiskubetonoidun kalliotilan turvallisen paluuajan määrittäminen ja nuoren ruiskubetonin tartuntalujuus

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2019-05-06
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoengineering (GEO)
Language
fi
Pages
65+1
Series
Abstract
Kaivoskohteissa ja infrarakentamisen maanalaisissa louhintakohteissa ruiskubetonia käytetään kallion lujittamiseen yleensä yhdessä pultituksen kanssa. Koska ruiskubetonin lujuusominaisuudet muuttuvat ajan kuluessa, tulee ruiskutuksen jälkeen kulua riittävästi aikaa, jotta ruiskubetonoidun alueen alle on turvallista mennä jatkamaan työskentelyä. Tätä vaadittua aikaa kutsutaan paluuajaksi. Paluuajan pituus vaikuttaa turvallisuuden lisäksi koko tunneliprojektin aikatauluun; odotusaika määrittää sen, milloin seuraavaa työvaihetta päästään suorittamaan ruiskubetonoidun alueen alla. Tässä diplomityössä päätavoitteena oli selvittää, kuinka turvallinen paluuaika tulisi määrittää. Tiedetään myös, että tartuntalujuus on tärkeässä osassa ruiskubetonirakenteen toimivuuden kannalta. Koska ruiskubetonin tulisi usein toimia lujittavana rakenteena mahdollisimman pian ruiskutuksen jälkeen, tässä diplomityössä osatavoitteena oli selvittää nuoren ruiskubetonin tartuntalujuuden kehitystä ja testata tartuntalujuuden mittausmenetelmää myös nuorelle ruiskubetonille. Diplomityössä käytettiin tutkimusmenetelminä kirjallisuustutkimusta sekä empiiristä tutkimusta. Kirjallisuustutkimuksen avulla selvitettiin, millaisia vaatimuksia Australiassa ja Pohjois-Amerikassa on turvalliselle paluuajalle ja millaisia laskennallisia menetelmiä turvallisen paluuajan arviointiin on kehitetty. Kokeellisessa osassa pyrittiin määrittämään nuoren ruiskubetonin tartuntalujuuden kehitys ja testattiin tartuntalujuuden mittausmenetelmää myös nuorelle ruiskubetonille. Kokeellisen osuuden tuloksena ei saatu haluttua tartuntalujuuden kehitystä, sillä näytteet murtuivat tartuntapinnan sijasta läheltä ruiskubetonikerroksen pintaa. Mittaustuloksena saatiin siis tartuntalujuuden sijasta ruiskubetonin sisäinen vetolujuus heikoimmassa kohdassa. Lisäksi saatiin tieto siitä, että testattu menetelmä ei sovellu nuoren ruiskubetonin tartuntalujuuden mittaamiseen. Tällä hetkellä Suomessa paluuaika määräytyy usein ruiskubetonilta vaadittujen varhaisten puristuslujuusvaatimusten perusteella. Perehtyminen ruiskubetonin murtumismekanismeihin osoitti, että puristuslujuuden merkitys murtumismekanismien kannalta on hyvin vähäinen ja sen sijaan leikkauslujuuden ja tartunnan merkitys suuri. Diplomityössä tuotiin esille Suomessa nykyisin käytettyjen varhaisten puristuslujuusvaatimusten puutteellisuus ja perustelemattomuus paluuajan määrittämisen kannalta. Lisäksi esiteltiin ruiskubetonin leikkauslujuuteen perustuvat menetelmät paluuajan määrittämiseksi.

In mines and civil engineering underground excavation sites shotcrete is used for rock support, usually in conjunction with rock bolting. As the strength properties of shotcrete change over time, sufficient length of time should be passed after spraying to allow safe resume of works under the sprayed area. This length of time is called re-entry time. The length of the re-entry time also affects the timetable of the entire tunnel project; the waiting time defines, when next work phase can be carried out under shotcreted area. The main objective of this thesis was to find out how a safe re-entry time should be determined. It is also known that bond strength is an important part of the functionality of shotcrete structure. As shotcrete should act as a reinforcing structure as soon as possible after spraying, the secondary objective of this thesis was to find out development of the bond strength of early-age shotcrete and to test an adhesion strength measuring method also for early-age shotcrete. The research methods used in the thesis were literature research and empirical re-search. The literature study was used to find out what kind of requirements there are for a safe re-entry time internationally and what kind of computational methods has been developed for assessing the safe re-entry time. The aim of experimental part was to determine the development of bond strength of early-age shotcrete and to test the bond strength measurement method for the early-age shotcrete. As a result of the experimental part, no desired development of the bond strength was obtained because the samples failed near the surface of the shotcrete instead of failing on the bond. As a result of the measurement, instead of the bond strength, the internal tensile strength of the shotcrete was obtained at the weakest point. In addition, it was found that the test method was not suitable for measuring the bond strength of early-age shotcrete. Currently, the re-entry time in Finland is often determined by the early compression strength required from shotcrete. Familiarization with shotcrete failure mechanisms showed that the significance of compressive strength is minor in the failure mechanisms, and instead shear strength and bond strength are important. In this thesis was brought up the shortcomings and unjustifiability of the early compressive strength requirements currently used in Finland in terms of determining re-entry time. Also, there was presented methods for the determination of re-entry time based on the shear strength of shotcrete.
Description
Supervisor
Rinne, Mikael
Thesis advisor
Korhonen, Olli
Keywords
kalliolujitus, ruiskubetoni, paluuaika, tartuntalujuus, puristuslujuus, turvallisuus
Other note
Citation