Detta examensarbete inom bergmekanik har utförts på uppdrag av Boliden under perioden april-maj 2016 i Bolidens underjordsgruva i Garpenberg. Bultriggarna i Garpenberg är utrustade med ett nytt system för att hjälpa operatören att positionera bergbultar enligt planerade bultmönster. Detta innebär att det önskade bultavståndet läggs manuellt in i maskinens dator och genom att referera till två tidigare installerade bultar genereras en plan för nästa bultkrans. Syftet med examensarbetet var att utföra en kvalitetskontroll gällande bultriggens navigeringssystem genom referensbultning. Genom att jämföra bultriggarnas datalogg mot mätningarna av verkligt utfall undersöktes om bultarna följde den angivna förstärkningsplanen. Arbetet har utförts genom att mäta in 8 bultkransar (totalt 104 installerade bultar) med  totalstation. Datan har sedan jämförs med bultriggarnas datalogg som automatisk genereras i mjukvaran vid installationen av varje bult. Datan har sedan analyserats med hjälp av datorprogrammen AutoCAD och Microsoft Excel för att beräkna avvikelsen mellan bultriggarnas datalogg och mätningarna av verkligt utfall (medelvärden, standardavvikelse och normalfördelning). Resultatet av mätningarna visar att 30,4 % av samtliga avvikelser från bultriggens datalogg ligger i intervallet 0-3 centimeter. Analysen visar en total standardavvikelse på 0,103 meter. Då analysen av avvikelser från bultriggens datalogg förutsätter att bultriggarnas sensorer är korrekta i sin precision har en kontrollmätning genomförts. / This thesis in rock mechanics was carried out on behalf of Boliden during the period of April to May 2016 at Boliden underground mine in Garpenberg. The bolting rigs in Garpenberg are equipped with a new system to assist the operator to position the rock bolts according to the planned bolting pattern. This means that the planned bolt spacing is manually inserted in the bolt positioning software and by referring to two previously installed bolts the planned location of the next bolting fan is generated and shown in the software. The aim of the thesis was to perform a quality control regarding the bolting rigs navigation system by reference bolting. Through comparing the bolting rigs data log with the measurements of the actual outcome it was determined if the location of the bolts were positioned according to the specified rock support plan. The work was performed by measuring the location of eight bolting fans (a total of 104 installed bolts) with a total station. The data was then compared with a data log that is automatically generated in the software at the installation of each bolt. The data has mainly been analysed using computer software such as AutoCAD and Microsoft Excel in order to calculate deviation of the bolting rigs data log and the measurements of actual outcome (mean values, standard deviation and normal distribution). The result of the measurements shows that 30.4% of all rock bolts are in the range of 0-3 centimetres from their planned locations. The analysis shows a total standard deviation of 0.103 metres. The analysis of deviations requires that the sensors on the joints of the bolting rigs are calibrated for the bolt positioning software and therefore control measurements were carried out.

Internationellt sett är merparten av de dammbrott som ägt rum kopplat till grundläggningen. Det är oftast kopplat till att det finns osäkerhet i de rådande grundförhållandena. Som extra säkerhet, installerades bergförankringar som en åtgärd att behandla osäkerheterna i de rådande grundförhållandena. I Sverige är merparten av kraftverksdammarna uppförda mellan 1940-och1960 talet. Det var inte ovanligt att cementingjutna slakarmerade kamstål sattes under dammarna som en extra säkerhet. När dessa bergbultar installerades var kunskapen om dess verkningssätt begränsat, då teorier om bergbultens verkningssätt började utvecklas under 70- och 80-talet. Vid dimensionering av bergförankring till dammbyggnader i nutid tillämpas RIDAS, Kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, som är upprättade av de Svenska dammägarna. I RIDAS framgår att när det endast föreligger en risk för glidning får rostfri slak armering användas som bergförstärkning och dimensioneras enligt BBK, Boverkets handbok för betongkonstruktioner, kap 3.11 "kraftöverföring genom fog". Examensarbetets inledande del är en litteraturstudie som är inriktad på den forskning som har bedrivits rörande bergbultens principiella beteende när den går till brott. Vidare i litteraturstudien har en beräkningsteori som utvecklats av Holmberg (1991) vilken beskriver en bergbults bidrag till bärförmågan för en bergspricka studerats i detalj. Teorin har även jämförts mot experimentellt utförda skjuvförsök av bergbultar. Med hjälp av den teori som presenterades i litteraturstudien genomfördes en stabilitetsanalys av en betongmonolit i utskovsdammen på en typisk Svensk vattenkraftstation. Målet var att undersöka möjligheten för bergbultarna, som är installerade i berggrunden att samverka, med ett antaget horisontell sprickplan under dammbyggnaden. Det bidrag till bärförmågan som bergbultarna och bergsprickan utgör till totalstabiliteten jämförs med de krav som ställs i RIDAS. I slutet av arbetet förs en diskussion om de presenterade teoriernas förmåga att beskriva bultens bärförmåga under olika förhållanden samt hur en bergförankring bör utformas för att säkerställa dragbrott i bulten. Efter det ges förslag på forskning rörande bergbultning som kan utföras, för att bättre förstå bergbultens principiella beteende. / Internationally, the majority of dam failures that have occurred are related to the foundation. It is usually linked to the large uncertainty in the actual propertys of the foundation. A common measure was to install rock bolts as an extra precaution in the subgrade to handle the uncertainties of the subgrade. In Sweden, most of the hydroelectric dams were constructed between 1940 and 1960. It was not uncommon that cemented reinforced rock bolts were installed in the subsoil as an extra precaution. When these rock bolts were installed, understanding of their stress handling was limited, considering the fact that the theory of the rock bolts behavior was first studied between 1970 and 1980. The first part of this thesis is a thorough review of the literature which focuses on the research that has been conducted on the fundamental behavior of the rock bolt when it fails. In this study, a computational theory describing a rock bolts load contribution to a rock joint is presented, verified against experimental shear tests performed on rock bolts. In the design of rock anchoring to the construction of reservoirs in the present application RIDAS, Power Companies' guidelines for dam safety, the guidelines is formed by the Swedish dam owners. Accordingly to RIDAS where there is only a risk for a slide in a rock joint stainless untensioned rock bolts are allowed to be used fore support and dimension according to BBK, Boverkets handbok för betongkonstruktioner, kap 3.11 "kraftöverföring genom fog". Using the theory presented in the literature review, a stability analysis of a monolith on Långbjörn PowerStation was carried out. The goal was to explore the possibility of rock bolts installed in the subgrade to interoperate with a rock joints under the dam building. The load contribution of rock bolts and the rock joints has to overall stability is compared with the requirements of the Swedish power company’s guidelines for dam safety, RIDAS. At the end of the thesis, the presented theories’ applicability under different conditions and how a rock anchor should be designed to be as efficient as possible is discussed. In conclusion, suggestions for research that can be performed on bolting, to gain better understanding of the fundamental behavior of the rock bolt are presented.

Tunnels and anthropogenic underground cavities are a very natural part of our everyday modern life. Especially in larger cities such as Stockholm where the infrastructure reaches far above ground level as well as deep below the surface. Metro, commuter train, cars along with many other ways of transportation have been moved below the surface the last century. Before then there were neither the technology nor the knowledge of how tunnels and underground cavities should be constructed so that the safety is not neglected. Several different forces are present in the bedrock below us, such as the weight of the overlying rock/strata and stresses due to tectonic, thermal, or hydrostatic forces among other. Knowledge of these forces and stresses are essential so that you will not get a piece of rock falling on your head on your way home from work with the metro. In most of the cases the roof of tunnels or underground cavities are shaped like an arch, and the stability of these arches depends on several aspects. At excavation of rock, there are natural arches in the bedrock. However, the stability of these arches depends on stresses, amount of overlying rock and the presence of rock joints and fractures (amount, directions and the characteristics of rock joints and fractures are important). These among other aspects determine the stability and the size of the arch. The natural arch in a manmade underground cavity or tunnel is seldom sufficient for it to be safe enough for humans to be in. There is a need for reinforcement of different kinds, where rock bolting is one of the most common. This bachelor’s thesis used a model to simulate arches in tunnels and cavities. The model which simulated an arch was an uplifted box (820x820x250 mm) with railroad macadam, pressure gauges and systematically placed bolts (threaded rods with nuts and washers at each end). The bottom part of the uplifted box could be removed. With a torque wrench the macadam was subjected to different torques, and the bolts were then removed according to a pattern to see at which torques and stresses the model held. The purpose of the thesis was to develop a refined method for bolt model so that controlled experiments could be done. The purpose was as well to determine how important the stresses in the rock is for the span of the arch. The thesis should also function as an instruction for future experiments at the university.  According to the results of the experiments, both lower stresses and higher stresses gave rise to a large arch span. In many cases, an even stress distribution in the model resulted in a greater arch span, but in some cases not. More experiments would have to be done to reach a reliable result. Therefore, there is great potential for other students to continue these experiments. / Tunnlar och bergrum är i modern tid så vanliga att många knappt märker att en befinner sig i ett bergrum i sin vardag. Inte minst i större städer såsom Stockholm där infrastrukturen sträcker sig högt över markytan såväl som långt ner i berggrunden. Tunnelbana, biltrafik, tågtrafik är några transportsätt som ofta har förflyttats under jord det senaste århundradet. Innan dess fanns varken tekniken eller kunskapen om hur tunnlar och bergrum ska konstrueras för att säkerheten ska vara tillräckligt hög. I berget under oss finns det flera krafter som verkar, däribland vikten från ovanliggande berg, spänningar av tektoniska, termala eller hydrostatiska ursprung. Kunskap om dessa spänningar är väsentliga för att du inte ska få ett bergblock i huvudet när åker hem från jobbet med tunnelbanan. I de allra flesta fall har bergrummet eller tunneln ett tak format som ett valv, och stabiliteten av dessa valv beror på flera aspekter. När berguttag sker finns det en naturlig valvverkan som existerar i berget. Höga spänningar, mängden överliggande berg och förekomsten av sprickor (mängd, riktningar och egenskaper hos sprickorna) är några faktorer som påverkar stabiliteten av valvet och hur stort valvet kan vara. Den naturliga valvverkan i en antropogen tunnel är sällan tillräcklig för att valvet ska hålla och vara säkert för människor ska vistas i. Det krävs bergförstärkning av olika typer, där bultförstärkning är vanligt förekommande.  Arbetet gick ut på att simulera valv i berg med hjälp av en modell. Modellen efterliknar ett tunneltak och består av en upphöjd låda (820x820x250mm) med järnvägsmakadam, systematiskt placerade bultar (stänger med bricka och mutter i varje ände) och tryckmätare. Lådan har en avtagbar botten. Experimentet gick ut på att spänna upp makadammet med olika vridmoment, och se vid vilka moment det håller när bultarna succesivt tas bort i en viss ordning. Syftet med arbetet var att ta fram en förfinad metodik för bultmodell så att kontrollerade försök kan genomföras samt fastställa spänningars betydelse för spännvidd av valv. Uppsatsen ska även kunna användas som instruktion för framtida försök vid universitetet.  Resultatet visade att en stor spännvidd uppstod vid både höga och låga spänningar. En jämnare spänningsfördelning gav i flera fall en större spännvidd, men i andra fall inte. Fler försök hade behövt göras för att säkerställa ett pålitligt resultat och det finns därmed stor potential att bygga vidare på experimenten som gjorts.

Vid byggnation av tunnlar och bergrum används bergförstärkning för att exempelvis säkra mot nedfallande lösa block och uppsprickning av berg. En vanlig förekommande förstärkning är bergbultar i kombination med sprutbetong. Vid installation av bultar borras hål i bergväggen som sedan fylls med cementbruk. Bultar som redan är försedd med bricka, halvkula, och mutter trycks sedan in i borrhålen av manuell kraft. Understoppningen görs i samband med att den sista biten av bulten trycks in i borrhålet. Då förses brickans undersida med cementbruk innan den skruvas åt med mutter mot den sprutbetongtäckta bergväggen. Denna rapport syftar till att ta reda på om momentet understoppning av bergbultsbricka vid montering av kamstålsbultar vid konventionell tunneldrivning är möjlig att utesluta. Idag råder det delade meningar mellan beställare, entreprenörer och specialister kring momentets betydelse för bergförstärkningen av tunnlar då vissa menar att det är nödvändigt och andra menar att det kan uteslutas. Däremot är det ofta angett i tekniska beskrivningar att momentet ska utföras då det står med i AMA Anläggning 20, vilket innebär att momentet inte kan uteslutas vid installation av kamstålsbultar. Med denna bakgrund ämnar föreliggande studie till att ta reda på grunderna till varför och när kravet på understoppning av bergbultsbrickor lades till, samt huruvida det fortfarande finns belägg för att ha kvar kravet. I denna studie har ingen tidigare forskning hittats om själva syftet med understoppning som kan visa på anledningar till varför man utför momentet samt varför det har lagts till som ett krav. Metoden har därför utförts genom att inhämta information och sökta svar från litteraturstudier inom ämnet samt via intervju- och enkätstudier. En teoretisk livslängdsberäkning för rostskyddssystemet har utförts för att få svar på om det uppfyller Trafikverkets krav på en teknisk livslängd på 120 år. Att utföra experimentella tester för att svara på studiens syfte diskuterades under studiens gång men var inte möjligt att genomföra med tillhandahållen tidsram och resurser. Resultatet visade att understoppningens huvudsakliga syfte är för att skydda bergbulten mot korrosion och mot genomstansning av brickan i sprutbetongen. Studien visade dock att det saknas bakgrund och konkreta bevis som säkerställer att understoppning motverkar detta. Litteraturstudien visade att varmförzinkade och epoxilackerade bultar har hög beständighet mot korrosion men att tunnelmiljön troligtvis har en betydande faktor för bultens livslängd. Litteraturstudien visade även att brickans betydelse för bärsystemet är odefinierad. Detta då vissa studier fastställer att brickan endast har en liten inverkan och andra visar att brickans styvhet har betydelse för genomstansning. Resultatet visade även att momentet innebär en ogynnsam arbetsmiljö för yrkesarbetare samt att en eventuell uteslutning skulle innebära förmodade vinster för inblandade parter. En annan fråga som belysts är huruvida den omfattning av bergsförstärkning som utförs idag verkligen är nödvändig. Om bergförstärkningen skulle kunna ske mer sparsamt skulle det möjliggöra en besparing av statliga medel och naturresurser. Denna studie har inte gett svar på om kravet på bärighet och beständighet uppfylls utan understoppning. Förslag på vidare studier för att besvara den frågan har därför redovisats. / When building tunnels, rock reinforcement is used. E.g., to secure against falling loose blocks and cracking of rock. A common reinforcement is rock bolts in combination with shotcrete. When installing bolts, holes are drilled into the rock wall, which are then filled with cement mortar. Bolts already provided with plate, hemisphere, and nut are then pushed into the boreholes by manual force. The underfilling of the plate is done in connection with the last part of the bolt being pushed into the borehole. Then the underside of the plate is provided with cement mortar before it is screwed on against the shotcrete-covered rock wall with a nut. The purpose of this report is to evaluate whether it is possible to exclude underfilling of rock bolt plates when installing rebar bolts during conventional tunnelling. Today, there are divided opinions between customers, contractors and specialists about the importance of underfilling for the rock reinforcement. I.e., there is a lack of consensus if underfilling of rock bolt plates is necessary or can be excluded. On the other hand, it is often stated in the technical descriptions that the task must be fulfilled then it is included in AMA Anläggning 20, which means that it cannot be excluded when installing rebar bolts. With this background, this study aims to find out the reasons why and when the requirement for underfilling of rock bolt plates was added, and whether there is still evidence to maintain the requirement. No previous research has investigated applicable reasons of why it is performed and why it has been added as a requirement. The method has therefore been performed by obtaining information from literature studies in the subject as well as via interview and survey studies. A theoretical lifetime calculation for the corrosion protection system has been performed to answer whether it achieves the requirement of a technical lifetime of 120 years issued by the Swedish Transport Administration. Performing experimental tests to answer the purpose of this study was discussed but was not possible to perform with the resources provided. The result showed that the main purpose of underfilling is to protect the rock bolt against corrosion and punching of the plate into the shotcrete. However, the study showed that there is a lack of background and actual evidence that proves that underfilling counteracts this. The literature study showed that hot galvanized and epoxy-painted bolts have high resistance against corrosion, but that the tunnel environment probably is a significant factor for the bolt's lifetime. The literature study also showed that the importance of the plate for the support system is undefined. Some studies demonstrate that the plate only has a small impact and others shows that the stiffness of the plate has a high impact for shear punching. The results also showed that the task causes an unfavourable working environment for professional workers and that a possible exclusion would mean presumed profits for involved parties. Another question that is highlighted is whether the extent of rock reinforcement that is carried out today is really necessary. If the rock reinforcement could be done more sparingly, it would make it possible to save state funds and natural resources. This study has not been able to answer whether the requirement for bearing capacity and durability is achieved without underfilling of rock bolt plates. Suggestions for further studies to answer this question have therefore been presented.