SE532203C2 - En deformerbar bergbult - Google Patents

Description

25 30 532 203 instabilt berg i vilket bulten är anordnad. Spännelementet kan som sådant utgöras av linparter eller en stâlstång, och har ett omgivande rör anordnat som en glidmekariism i ingjutriings- massan. Ankarna för ingjutníngsmassan utgörs av två syrnmetriska ankardelar fastspända mot spänneleinentet, se Fig. 9 i föreliggande ansökning. En nackdel med US2005/0l58l27 är det faktum att spännelernentet endast är deformerat och inte förstärkt jämfört med den raka delen av detsamma, och således är bulten känslig för brott vid ankaret, i synnerhet om spännelernentet är tillverkat av en massiv stång. En arman nackdel med US2005/Ol58l27 är helt enkelt antalet komponenter som krävs för att forma en fungerande bergbult.

DE 35 04 543 anger en ankarstång för införande i och ingjutning eller fastlimning i borrhål i håligheter under mark. Ankaret har en ankarstång med avsnitt som har en profilerad yta för förbindning med berget och ett enkelt gängat parti med en mutter utförd i ett stycke med eller fastsvetsad vid själva stången. Ankarstången har en fast, integrerad eller fastsvetsad arikarplatta som åtskiljer ankarstångens yttre gängade parti från dess delvis profilerade, för borrhälets inre avsedda parti, och kan således inte utnyttjas för förspärming av ankarstången i borrhålet. En ytprofilering på ankarstången är bildad genom fonnande av vågor i den längsgående riktningen för en ursprungligen jämn och slät stång med en rund tvärsektion.

Stången enligt DE 35 04 543 har tre på varandra följande avsnitt avpassade att sitta i ett borrhål: ett jämnt och slätt niittparti av arikarstången utan utsprång och med en övergång till ett vågfonnat parti av stången i vardera änden av det järrma och släta rnittpartiet, varvid övergången har en ökande vågamplitud i riktningen bort från det järnna, släta mittpartiet. Det jämna, släta partiet är avsett för att ta upp längsgående krafter som uppkommer efter att bergdeforrnation har inträffat, men kan inte förhindra initial bergdeformation på grund av att bergbulten inte kan förspärmas i borrhålet.

Problem som skall lösas I enlighet med törankringsmekanismen klassificeras alla bultningsanordningar i tre kategorier: (a) mekaniska bultar, (b) helt ingjutna bultar och (c) friktionsbultar. (a): Konventionella mekaniska bultar förankras i två punkter i öppna hål. De är inte till- förlitliga i händelse av stor bergdefonnation. (b): Helt ingjutna bultar avser i huvudsak kamjärnsbultar ingjutria i hål med antingen cement eller epoxiharts. En kamj ärnsbult är tillverkad av en stång av stål med ribbor/flänsar på dess cylindriska 10 15 20 25 30 532 203 yta. Denna typ av bult är styv och tål eller tolererar endast små deformationer fore brott. Det har ofta uppmärksammats att karnjärnsbultar bristeri hårt belastade bergrnassor (Li, 2006a). (c): Friktionsbultar kan tåla en stor deformation, men deras lastbärande kapacitet kan vara ganska låg. En standard Split Set-bult kan t.ex. endast bära en last av ca 50 kN (Stillborg, 1994).

Bland alla alternativen av för närvarande tillgängliga kommersiella bergbultar, kan den bult som är bäst lämpad för att bekämpa problem med bergdefonnation och plötsliga brott i berg vara den s.k. Sydafrikanska konbulten (Li och Marklund, 2004). Konbulten kan förlängas kraftigt och samtidigt tål den en ganska hög last. Den är emellertid en i två punkter förankrad bult med en upp-och-nedvärid kona vid den inre änden av en tör övrigt slät bult för installation i ett cementfyllt hål. Ankaret vid ytan kan vara en platta fasthållen av en mutter på den gängade yttre änden av bulten. Ett brott i ett av ankama, tex. vid väggytan, skulle leda till en fullständig tör- lust av dess bergíörstärkningsfinilrtion I fråga om bergfórstärkning i hårt belastade bergmassor är nackdelarna med de för närvarande tillgängliga bultama: - Karnjärnsbultar är för styva och tål en mycket begränsad förlängning (ca 10 mm) före brott.

- Friktionsbultar tillhandahåller en för låg lastbärande kapacitet.

- Konbultar är inte tillräckligt tillförlitliga på grund av deras tvåpurikts-förankringsmekanism.

Belastningsmönster fór bultar i olika bergmassor I mjukt berg kommer en stor volym av berg runt en ort under jord att utsättas lör brott i fallet med hårda in situ-belastningar. Bergdefonnationens storlek är störst vid öppningens väggyta och sjunker i riktning mot bergmassans inre. Denna typ av bergdeformation resulterar i att bergbultar belastas krañigast i området intill väggytan (Sun, 1984; Li och Stillborg, 1999).

Detta förklarar varför många karnjärnsbultar brister vid gängan i kraftigt deforrnerade berg- massor (Li, 2006a). Ibland kan t.o.m. ett stort skjuvbrott uppstå fiera meter bakom väggytan (Li, 2006b). I detta fall krävs det att bultama även skall ha förmåga att bära last och tåla deformation på djupt belägna platser.

I en uppsprucken bergmassa (sprickrikt berg eller mosaikberg) belastas en bult lokalt vid platser där bulten korsar bergsprickor som håller på att öppna sig (Björnfot och Stephansson, 1984). Det 10 15 20 25 30 E32 203 kan förekomma ett flertal belastningstoppar utmed längden av en bult och det mest belastade bult- avsnittet kan vara placerat djupt in i berget. I denna typ av bergmassa krävs det att bulten har en god lastbärande kapacitet och även en hög kapacitet i fråga om deformationstålighet utmed hela dess längd. Önskade egenskaper för en idealisk bult En idealisk bult för kraftigt deformerad bergmassa bör kunna bära en hög last och bör även kunna tåla en stor töjning eller förlängning. Vidare bör bultens fórankringsrnekanism vara tillförlitlig.

Kort sammanfattning av uppfinningen De ovanstående problemen kan avhjälpas genom föreliggande uppfinning som är en bergbult avsedd att ingjutas i ett borrhål och uppvisande ett långsträckt, cylindriskt massivt skaft med ett gängat parti med minst en mutter i en huvudände därav, vilken bergbult kännetecknas av: - minst en bricka, skiva eller ändplatta anordnad för spänning av bergbulten vid ytan av borr- hålet, - att skaftet innefattar ett flertal skafipartier med betydande längd vilka följs av integrerade ankare som har en kort längd jämfört med skafipartierna och varvid ankarna är fördelade med avstånd utmed skaftets längd, - att ankarna är avpassade att lokalt förankras relativt deras lokala borrhålsväggpaitier för att ta upp last som orsakas av bergdefonnation, och - att skaftpartiema är anordnade att glida relativt ingjutriingsmassan eller borrhålet, så att varje skaft genom förlängning av skafizpaitierna tar upp lokal, av bergdeforrnation orsakad dragtöjning mellan par av ett lokalt förankrat, föregående ankare och ett lokalt förankrat efterföljande ankare.

I en fördelaktig utföringsforrn av uppfinningen är skaftet och de integrerade ankarna tillverkade av stål. Skafipartierna kan ha en högre deformationskapacitet per längdenhet järnföxt med ankarna. Ankarna kan vara härdade. En sträckgräris för ankarna kan vara högre än en sträekgräns för skañpartiema.

Fördelar med uppfinningen _ Föreliggande uppfinning har vissa fördelar gentemot W099l6l749, genom att ankarna enligt föreliggande uppfinning inte utgör de svagaste utan de starkaste elementen av bergbulten, så 10 15 20 25 30 532 EÜS att de inte är känsliga för deformation eller brott vid belastning, och således kan tillhandahålla en tillfredställande törankringseffekt.

Föreliggande uppfinning ger även fördelar gentemot US patentansölcriing nr. 200510lS8l27Al genom det faktum att spänningselementet ändras till att bilda förstärkta ankare järntört med de raka partierna av bergbultens skafi, och således kan bulten sträckas utmed skafipartierna och inte vid ankarna. En annan fördel gentemot US2005l0l58l27 är den avsevärda reduktionen av antalet komponenter (minst 6 komponenter) som erfordras för att bilda en fungerande bergbult, i den enklaste uttöringsfonnen bildad av ett långsträckt stålskafi med integrerade ankare formade av samma ämne.

Beskrivning av ritningarna Uppfinningen har illustrerats på de bifogade ritningama, vilka är avsedda att illustrera upp- finningen och vilka inte skall tolkas som att de begränsar uppfinningen, vilken endast skall begränsas av de bifogade kraven.

Figur 1 är en vertikalprojektion från sidan av en bergbult enligt uppfinningen, här illustrerad i en grundläggande uttöringsforrn innefattande endast ett skafi med jämnt fördelade, integrerade ankarpartier avsedda att förankras i eementen eller hartsen när denna härdat i ett borrhål.

Figur 2 är en vertikalprojektion från sidan av en bergbult enligt uppfiriningen, här illustrerad anordnad i ett avsnitt av ett borrhål med de integrerade ankar- partiema förankrade genom ingjutníngsrnassa som härdat till cement eller alternativt till harts. För enkelhets skull illustreras endast ingjutnings- massan intill ankama. Ett skafipaxti illustreras sträckande sig över en spricka som har öppnat sig mellan två block i berget, och skafipartiet har iörlängts medan de intilliggande ankarna förblir fixerade relativt deras lokala borrhålsperi feri.

Figur 3 är en vertikalprojektion från sidan av en bergbult enligt en fóredragen ut- föringsforrn av uppfinningen, här illustrerad med ett gängat parti med en bricka och/eller en fiont- eller ändplatta och en mutter vid den vänstra 10 15 20 25 30 Figur 4 Figur Sa, b, och c Figur 6 Figur 7 Figur 8 Figur 9 532 203 sidan av ritningen, och vidare illustrerad med en valfri ”ändmixer” vid den högra sidan av ritningen. är en vertikalprojektion från sidan av en bergbult enligt en töredragen uttöringsform av uppfinningen, här anordnad ingjuten mellan botten av hålet och en bricka vid ytan av berget. Endast partierna av ingjutriings- massan ovanför ankama illustreras för enkelhets skull, och hela ringen runt bulten skulle normalt vara fylld med ingiutningsmassan. illustrerar altemativa, föredragna uttöringsfonner av ankarna enligt upp- finningen. Fig. 5a illustrerar en töredragen utföringsforrn av ankaret, i vilken ett kort parti av skaftet har plattas ut iör att tillhandahålla ett breddat, integrerat ankare. Tillplatniingen kan ske under svag samtidig, stukning i längdriktnirigen för att tillhandahålla en sträckgräns för arikarna som är högre än sträckgränsen för angränsande skattpartier. Fi g.

Sb illustrerar en föredragen alternativ utföringsform av ankaret, i vilken ett kort parti av skaftet har kortats genom stukning i längdrilcttiingen. Fig.

Sc är en illustration av ett ankare med tre kammar, vilket uppvisar en viss avsmalning i övergångsområdet i riktning mot vardera änden. visar två alternativa former av ändrnixers enligt den teknik som utgör bak- grunden, vilka valfritt kan anordnas vid bottenhålsänden av berghulten enligt uppfinningen. Fig. 6a visar en ändmixer i form av en s.k. Y-split och Fig. 6b visar en ändmixerplatta fastsvetsad vid stångens bottenhålsände. illustrerar att emedan huvuddelen av deformationen skall tas upp genom förlängning av skattpartiet mellan arikarna, kan en del av defonnationen även tas upp som en relativt kort längsgående glidrörelse lör ett ankare i det härdade ingjutningsmassan. är en isometrisk vy omritad från WO99l6l749, Ferguson och visande för- djupningar som bildar skovelsektioner och som formas genom deformation av ett parti av en stålstång, varvid deformationen utförs genom påtörande av en mekanisk, excentrisk skjuvkrafi mot stången. är en vy i längdsnitt, omritad från US2005/Ol58l27, likaledes Ferguson, visande ett spännelement eller spännlinor i ett rör deforrnerat genom ett klämankare i två delar. 10 15 20 25 30 532 293 Beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Bergbulten enligt uppfinningen närmar sig en bult som ger de ovan nämnda, för en idealisk bult erfordrade egenskaperna. Den har givits namnet en deformerbar bult, förkortat "D-bult". Den deformerbara bulten enligt uppfinningen är en i flera punkter förankrad bult anordnad för att in- gjutas eller injekteras med antingen cement eller epoxihaits i ett borrhâl. Figur l visar en vertikal- projektion från sidan av bulten enligt en grundläggande utföringsform av uppfinningen, inne- fattande ett företrädesvis slätt skaft i form av en stålstång ( 1) och med ett begränsat antal av integrerade ankare (2a, 2b, 2c, ..., 2n) fördelade utmed stångskafiets längd. Med andra ord om- fattar uppfinningen en bergbult avsedd att ingjutas med ingjutningsmassa (g) i ett borrhål (b), varvid bergbulten innefattar ett långsträckt cylindriskt, massivt skaft (1) med skafipaitier (ls) med betydande längd separerade av integrerade ankare (2) fördelade med avstånd (La) utmed längden av nämnda skaft (1). Ankarna (Za) är anordnade för att förankras lokalt relativt deras lokala borrhåls-väggpartier, för att ta upp last som orsakas av bergdeforrnation. Skaftpartierna (ls) är anordnade att glida relativt ingiutningsrnassan eller borrhålet, så att vart och ett av skaften (ls) skall kunna ta upp lokal dragtöjning mellan par av ett lokalt förankrat, föregående ankare (2) och ett lokalt förankrat, efterföljande ankare (2).

Bergbulten enligt uppfirmingen, vilken innefattar skaftet (1) med integrerade ankare (2), är med fördel helt gjord i stål. Andra metaller som är båda starka och deformerbara kan utnyttjas.

Enligt en första applikation av bergbulten enligt uppfinningen är skafipartiema (ls) avpassade för att ta upp lokal dragtöjning orsakad av långvarig bergdefonnation som kan äga rum under dagar, månader, eller år efter schaktning, såsom skulle ske i svagt, mjukt berg.

Enligt en andra applikation för bergbulten enligt uppfinningen, kan skafipartierna (ls) ta upp dynamiska korttidslaster, såsom dynamiska laster som beror på plötsliga brott i berg eller explosioner. Detta beror på det faktum att en lokal förlängning av bergbulten på grund av en plötsligt uppsprickande spricka (se (c) i Fig. 2), vilken öppnar sig för att separera åtskiljda sprickytor med flera centimeter, kan fördelas över ca 50 centimeter av stål om man utnyttjar en bergbult enligt uppfinningen. Skafipartierna mellan ankarna kommer endast att glida relativt det härdade ingjutriingsmassan eller borrhålcts omkrets. Denna effekt kan inte uppnås genom utnyttjande av en kamjärnsbergbult i vilken varje parti är försett med ribbor och således 10 15 20 25 30 532 203 sitter fast i ingjutriingsmassan, och vilken kan tvingas att ta upp en lokal, av stötbelastriing orsakad förlängning (ALa) över endast ett fåtal centimeter, och således brista, vilket ofta händer i den teknik som utgör bakgrunden. På detta sätt kan även dynamiska laster liknande plötsliga brott i berg, såsom explosioner, tas upp utan att bergbulten brister.

I en föredragen utföringsforrn av uppfinningen, skall bulten innefatta ett gängat parti (3a) an- ordnat i huvudänden och försett med en mutter (3b) för att hålla en bricka (3c) eller platta mot en bergyta. Enligt en ytterligare, föredragen utföringsform, kan den motsatta änden, för bildande av den yttersta, inre änden av berghulten, vara försedd med en ändmixer (4).

Avståndet mellan två intilliggande ankare betecknas här med L, och kan vara likformigt.

Längden på en bult är således i den föredragna utföringsfonnen approximativt L = n La, där n är antalet av stångsegment mellan ankama (eller antalet ankare). Alternativt kan en ojämn för- delning av ankare utmed ett parti av skaftet utnyttjas.

Pâ fördelaktigt sätt är skafipartierna (ls) i bergbulten enligt uppfinningen anordnade för att uppvisa en högre deformationskapacitet per längdenhet jämfört med ankama (2). Vidare kan, i bergbulten enligt uppfinningen, de integrerade ankarna (2) på fördelaktigt sätt härdas för att förhindra att de deformeras när de belastas under det att de är fixerade i den härdade ingiutningsmassan, och för att förhindra att de slipas ned om de glider i den härdade ingjutningsmassan. Med andra ord bör brottgränsen för ankarna (2) vara högre än sträckgränsen för skaftet som utgörs av skañpartierna (1, ls).

Skaflpartierna (ls) är anordnade för att glida relativt den härdade ingiutriingsmassan eller borr- hålet, så att vart och ett av skaften (ls) tar upp lokal dragtöjning mellan par av ett lokalt för- ankrat, föregående ankare (2) och ett lokalt förankrat efterföljande ankare (2). Bultens stång- skaft (l) har, enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen, en järnn, företrädesvis cylindrisk yta. Skaftpartierna kan vara mer eller mindre fint slipade eller polerade genom tekniker som kemisk polering eller elektropolering. Ytan kan vidare behandlas på ett sådant sätt att stångens yta har ingen eller frånsebart låg bindning vid den härdade ingjutningsmassan. Ett medel för att uppnå detta mål är att belägga stångens yta med ett tunt lager av vax, lack, färg eller annat icke vidhäftande eller srnörjande medel. När de utsätts för dragtöjning skulle stångsegment mellan 10 15 20 25 30 532 EÜS två intilliggande ankare förlängas mer eller mindre fritt utan koppling till den härdade ingjutnings- massan runt dessa.

När det förlängs genom dragtöjning kan skaftet (1) glida relativt dess lokala borrhåls omkrets genom att ha en yta fiigjord relativt den härdade ingjutningsrnassan tack vare diameter- reduktion genom den s.k. Poisson-effekten.

Bergbulten enligt uppfinningen kan ha skaftpartiema (ls) ytbehandlade för att inte binda till den härdade ingjutningsrnassan. Detta kan uppnås genom kemisk ytbehandling såsom genom att tillföra ett metalloxidlager på skaftet (1).

Vid törankringspurikterna är bulten kopplad till bergmassan. Ett grundläggande krav på ankarna är att de är starkare än stången. Det innebär att stången börjar flyta innan ankarna brister. Ankama kan ha olika former. Den fonn på ankaret som visas i Figur 1 är bara ett alternativ. Med detta alternativ formas ankaret helt enkelt genom att platta ut stången i en diameterriktriing och förstora dimensionen i den vinkelräta riktningen. De angränsande ankarna kan ha samma tillplattade form bildad vinkelrätt mot tillplattníngsriktningen för det ifråga- varande ankaret. Med fördel, givet att borrhålet är mer eller mindre rakt och har en jämn vägg, kan de likforrnigt åtskilda ankarna få stålstången att undgå direkt kontakt med borrhålets vägg, vilket kan hjälpa till med att bulten är helt omsluten av ingjutningsrnassan. Detta kan ge ett förbättrat korrosionsskydd för bultskafiet jämfört med konventionella bultar som endast har ett bottenankare och ett ytankare.

Inom den teknik som bildar bakgrund är det känt att för ingjutiiingsmassan av hans kan en blandningsmekanism, kallad en ändmixer, tillföras vid bultens bottenände, se Fig. 6. Ett alterna- tiv till ändmixern är att klyva stångens ände till en form av ett "Y", se Fig. 6a. Andra altema- tiv, såsom ett blad fastsvetsat vid änden, se Fig. 6b, är även möjliga för ändmixern.

En bergbult enligt uppfinningen kan förstärka berget på ett sätt som förklaras nedan: Berg- deformation kommer primärt att belasta ankarna. Stângen, dvs. bultens skaftpartier mellan två iritilliggande ankare kommer, i sin tur, att sträckas och förlängas. Vid extremt höga laster kommer stången att börja flyta. I vissa fall, t.ex. en relativt svag ingjutningsmassa, skulle ankarna t.o.m. l0 15 20 25 30 532 203 10 kunna glida lite inuti ingjutriingsmassan utan någon förlust av förstärkning. Tack vare dessa två mekanismer kan bulten tolerera en stor törlärigning, under det att den samtidigt bär en hög last. I själva verket utnyttjar denna bult i hög utsträckning stålmaterialets kapacitet både vad gäller dess deformation och dess hållfasthet Bultens bergtöranlcringseffekt säkerställs inom segment mellan ankarna. En föranlcringsförlust vid ett individuellt ankare påverkar endast lokalt bultens törstärkningsverkan. I det hela skulle bulten fortfarande fungera väl vid en törlust av ett eller flera individuella ankare, så länge som ett eller flera ankare är fixerade i borrhålet. Antag att Lex. bultens gängparti brister och att förankringen vid ytan gär förlorad. Resultatet av detta brott är en törstärkningstörlust endast i bultsegrnentet mellan gängan och det första ankaret som befinner sig närmast ytan. Resten av bulten påverkas inte av brottet i gängan vid ytsegmentet eftersom den fortfarande är väl förankrad i berget av de andra opåverkade ankarna. Samma fördelar gäller även för en bult enligt uppfinningen som skulle brista mellan två ankare. De resterande två delarna av en brusten bult, de delar som har två eller flera oskadade ankare, kommer fortfarande att åstadkomma viss förstärkning av berget.

Gängan bör vara åtminstone lika stark som stålstången eller till och med starkare. Av den anledningen bör gängans nominella diameter vara större än stångens diameter för att gängans medel- eller gängflarrkdiarneter skall vara lika med eller större än stångens diameter. Ett annat alternativ är att utföra en speciell metallurgisk behandling av det gängade partiet så att dess hållfastliet görs högre än stångens. Gängans deformationskapacitet är inte speciellt relevant.

Huvudfrågan när det gäller gängan är att gängan görs så stark att stålstången mellan gängan och det första ankaret har en chans att börja flyta. Om man gör så skulle deformationsgränsen töre stångens brott vara av betydande storlek.

Ett exempel på en bergbult enligt uppfinningen presenteras nedan och illustreras i Fig. 3. Man antar att bultens parametrar är givna som följer.

Stångdiarneter, d: 20 mm Ankaravstånd, Ls: 0.55 m Ankarlängd, La: 0.05 m Gänglängd, L,: 0.10 m Antal ankare, n: 5 Bultlängd, L: 5 x 0.55 = 2.75 m. 10 15 20 25 30 532 203 ll 200 kN 150 kN Bultens brottgräns: Bultens sträckgräns: Brottöjning: 20% Denna bult har 5 bultsegment, varvid varje segment är (L, - La) = 0.5 m långt. Om man tar hänsyn till den kvarstående förlängningen kan varje segment förlängas upp till (0.5 m x 20 %) = 10 cm. Således kan varje bultsegrnent (0.5 m långt) tåla en maximal förlängning av 10 cm.

Samtidigt bär det en last av mellan 150 och 200 KN. Det första segmentet hos bulten (från gängan till det första ankaret) kan vara lite kortare än de andra. I den som exempel tjänande utföringsformen är det ca. 0.4 m (LS - La - L,)). Brottförlängning för detta segment är (0.4 m x 20 %) = 8 cm. För karnjärrrsbultar, är det endast deformationskapaciteten för delen med gängan som är motiverad (Li, 200621). Brottförlängning från den sträckta delen av gängan uppskattas till maximalt 1 cm. Med en starkare gänga skulle brottförlängning för D-bulten vid väggytan (8 cm) förbättras betydligt järnfört med de konventionellt gängade karnjärnsbultarna. Med en sådan deformations-/lastlcapaciteg kan bulten tillhandahålla en tillfredställande bergförstärlciingseffekt i kraftigt deformerade bergmassor eller bergmassor som är utsatta för plötsliga brott i berget.

Bergbulten enligt uppfinningen kännetecknas av en hög kapacitet både när det gäller deformation och lastbärande förmåga. Vidare är bultinstallationens kvalitet tillförlitlig tack vare dess fler- punktsfórankringsmekanism. Bulten är särskilt lämpad för byggnadsteknik och gruvteknik som ställs inför problemet med kraftig bergdeformation eller plötsliga brott i berg. Bulten kan tillhandahålla en god förstärkning inte endast i fallet med kontinuerlig bergdeformation (i mjuka och svaga bergmassor), utan även i fallet med lokal öppning av individuella sprickor eller slag i berg (i blockiga bergmassor). Förskjutriingen vid öppning av en ensam spricka i berg kommer att begränsas av de två ankarna som sträcker sig över sprickan.

Ankarna kan formas på ett flertal sätt för tillhandahållande av några alternativa former: Figur Sa, b, och c illustrerar alternativa, föredragna utföringsforrner av ankarna enligt uppñnningen.

Pig. Sa illustrerar en föredragen utföringsforrn av ankaret i vilken ett kort parti av skaftet har tillplattats för att tillhandahålla ett breddat, integrerat ankare med två karnmar i tvärsnitt och avsmalnande i riktning mot varje övergång till skafipartiema. Tillplattningen kan ske under svag, samtidig stukning i längdriktningen för att tillhandahålla en sträckgräns för ankarna som 10 15 20 25 30 532 2Ü3 12 är högre än sträckgränsen for intilliggande skaftpartier. Fig. 5b illustrerar en fóredragen alternativ utfdringsforrn av ankaret i vilken ett kort parti av skaftet har kortats genom stukning i längdriktningen. Fig. Sc är en illustration av ett ankare med tre kammar som uppvisar ett visst avsmalnande i övergångszonen mot vardera änden.

Såsom nämnts ovan, om man betraktar deformationen i svagt berg, kommer en stor volym av berg runt en underjordisk öppning att utsättas för brott i fallet med höga in situ- spänningar. Om storleken på bergdeformationen är störst vid väggytari av öppningen och minskar i riktning mot bergmassans inre, medförande att bergbultarna med jämnt fördelade ankare belastas kraftigast i området nära väggytan, kan ankarnas fördelning anpassas efter bergets deformationsmönster ut- med borrhålet. Såsom en exernplifierande utföringsform av en sådan utföringsforrn av upp- fmningen, om bergdeforrnationen är mer eller rnindre elastisk, och bergets expansion minskar exponentíellt räknat från bultens ändplatta, kan avstånden (La, Lb, LC, ..., Ln) mellan ankarna (2) anpassas efter ett förväntat bergdeformationsmönster utmed borrhålet, för att fördela bultens töjningsdeformation utmed skafipartiet (ls) mer likfonnigt med töjningsdefonnationen för berget. Principen gäller allmänt, men exemplet med förväntad, exponentiellt minskande deformation skulle resultera i iordningställande av bergbultar enligt uppfiriningen med minskande avstånd mellan ankama mot botten av hålet.

Referenser Björnfot F. och Stephansson O. 1984. Mechanics of grouted rock bolts - field testing in hard rock mining. Rapport BeFo 53:l/84, Swedish Rock Engineering Research Foundation.

Li, C.C. 2006a. A practical problem with threaded rebar bolts in reinforcing largely deformed rock masses. Rock Mech Rock Engng. ISSN 0723-2632. (i press) Tillgänglig online Li, C.C. 2006b. Rock support design based on the concept of pressure arch. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 43(7), 1083-1090.

Li, C.C. och Marklund, P.-I. 2004. Field tests of the cone bolt in the Boliden mines.

Bergmekanikkdagen 2004, Oslo, 35.142. ISBN 82 91341 85 0. 532 203 13 Li, C. och Stillborg, B. 1999. Analytical models for rock bolts. Int. J . Rock Mech. Min. Sci, 36(8), 1013-1 029. ISSN 1365-1609.

Stillborg B., Professional Users Handbook for Rock Belting. Trans Tech Publications (2:a upplagan) (1994). 5 Sun, X. 1984. Grouted rock bolts used in underground engineering in sofi surrounding rock or in highly stressed regions. Proc. of inf. Symp. on Rock Belting (redigerad av O.

Stephansson), A.A. Balkema, Rotterdam. 93-99

Claims (20)

10 15 20 25 30 E32 293 PATENTKRAV

1. l. En bergbult for ingjutning i ett borrhål i berg, varvid bergbulten innefattar ett lång- sträckt, cylindriskt massivt skaft (l) med ett gängat parti (3a) med en eller flera muttrar (3b) i en huvudände därav, kännetecknad av: - en eller flera brickor, skivor eller ändplattor (3c) anordnade lör spänning av bergbulten vid ytan av borrhålet; - att skaftet ( l) innefattar ett flertal skafipartier (ls) med betydande längd, varvid varje skatt- parti följs av ett integrerat ankare (Za, 2b, 2c...), varvid dessa ankare (Za, 2b, 2c. . .) har en kort längd järntört med skafipartiernas (ls) längd och varvid dessa ankare (2a, 2b, 2c.. _) är fördelade med avstånd (La) utmed längden av skaftet (l); - att nämnda ankare (Za, 2b, 2c...) är avpassade att lokalt förankras relativt deras lokala borrhålsväggpartier för att ta upp last som uppstår på grund av bergdeformation; och - att nämnda skaftpartier (ls) är anordnade att glida relativt ingjumingsmassan eller borrhålet, för att vart och ett av skaften (ls) genom förlängning av nämnda skaftpaifier skall ta upp lokal, av bergdeformation orsakad dragtöjning mellan par av ett lokalt förankrat, föregående ankare (2a, 2b, ...) och ett lokalt förankrat efterföljande ankare (2b, 2c. . .).

2. En bergbult enligt krav 1, där förhållandet mellan en längd lör nämnda skaftpartier (ls) och en längd för nämnda ankare är ca 10 till l.

3. En bergbult enligt krav 1, där ankaravståndet är ca 0,55 m och ankarlängden är ca 0,05 m.

4. En bergbult enligt krav 1, i vilken avstånden (La) mellan ankama (Za, 2b, 2c. . .) har samma längd.

5. En bergbult enligt krav l, där skaftet (1) med integrerade ankare (Za, 2b, 2c. . .) är tillverkat av stål.

6. En bergbult enligt krav 1, där skaftpartrierna (ls) är anordnade att ha högre deformations- kapacitet per längdenhet jämfört med nämnda ankare (2a, 2b, 2c. . .). 10 15 20 25 30 532 293 lf:

7. En bergbult enligt krav 1, där nämnda integrerade ankare (2a, 2b, 2c. . .) är härdade.

8. En bergbult enligt krav 1, vid viken en första sträckgräns för närnnda ankare (Za, 2b, 2c. _ .) är högre an en andra sträckgräns för nämnda skaftpartier (ls).

9. En bergbult enligt krav 1, där skaftpartierna (ls) har en slät yta för att glida relativt in- gjutningsmassan eller Omkretsen av det lokala borrhålets vägg.

10. En bergbult enligt krav 9, där nämnda bult är mekaniskt polerad eller elektropolerad.

11. ll. En bergbult enligt krav 1, där skaftpartierna (Is) är försedda med ett glidlager. (6).

12. En bergbult enligt krav 1 1, där glidlagret (6) är vax eller färg.

13. En bergbult enligt krav 1, där skaftet (1 s) är ytbehandlat för att inte binda vid den härdade ingjutningsmassan.

14. En bergbult enligt krav 13, där skafiets (1) ytbehandling är kemisk, såsom genom till- förande av ett rnetalloxidlager på skafiet (1).

15. En bergbult enligt krav l, där ankarna (2a, 2b, 2c...) är avsmalnande för att förbrukat energi genom förskjutning och deformation av den angränsande ingjutningsmassan när de belastas kraftigt.

16. En bergbult enligt krav 1, där nämnda gängor (Ba) har en medeldiameter som är lika med eller större än en effektiv diameter för nämnda skatt (1).

17. En bergbult enligt krav 1, där det gängade partiet (Ba) är härdat.

18. En bergbult enligt krav 1, där ett bottenhäl-ändparti av skaftet (1) är försett med en änd- mixer (4). 532 2133 lb

19. En bergbult enligt krav 17, där ändmixem (4) utgörs av ett ankare (2a, 2b, 2c. . .).

20. En bergbult enligt krav l, i vilken avstånden (La, Lb, LC, ..., Ln) mellan ankarna (2a, 2b, 2c...) är avpassade efter ett förväntat bergdeforrnationsmönster utmed borrhålet, för att fördela bultens töjningsdeforrnation utmed skafipartierna (ls) jämnare med töjnings- deformationen i berg.