Genom samarbete med konsultföretaget Tyréns har detta examensarbetet undersökt hur en säkrare prognos kan erhållas för bergprojektering. Till underlag undersöktes ett aktuellt projekt i Jakobshyttan, med fokus på släntstabilisering. Med avseende att identifiera de osäkerheter sompåverkar bestämmandet av bergets parametrar har parametrarnas inverkan på stabiliteten och dess kostnadseffekt på stabilisering studerats. Framtagandet av de relevanta parametrarna identifierades genom litteraturstudie, Tyréns bergtekniska prognos, relevanta handlingar för området och studiebesök på arbetsplats. Vidare utfördes en känslighetsanalys på de parametrar som var relevanta för stabilitets problematiken, för att utvärdera de kritiska gränserna för respektive parameter. För arbetet användes Barton och Bandis brottvillkor baserat på den bergtekniska informationen som fanns tillgänglig. Slutligen utfördes en kostnadsberäkning för deparametrar som identifierats med eventuella osäkerheter, för att ge perspektiv på effekten av osäkerhet. Resultatet visade att parametrarna JRC och residualfriktionsvinkel hade kraftig inverkan på stabiliteten. Parametrarnas värde bestämdes enligt föreslagen metodik från Trafikverkets handbok för bergprojektering och uppskattats genom tabeller baserade på empiriska fall. Sammanfattningsvis har den rekommenderade metodiken från Trafikverket ansetts som bristfällig och ger utrymme för felbedömningar i projekteringsskedet. / Through collaboration with the consulting company Tyréns, this thesis has investigated how a more reliable forecast can be obtained for rock design. As a basis, a current project in Jakobshyttan was investigated, focusing on slope stabilization. With regard to identifying the uncertainties that affect the determination of the rock parameters, the parameters impact on thestability and its cost effect on stabilization have been studied. The relevant parameters were identified through literature study, Tyréns forecast of rock technology, relevant documents for thearea and study visits to the workplace. Furthermore, a sensitivity analysis was performed on the parameters that were relevant to the stability problem, in order to evaluate the critical limits foreach parameter. The thesis used Barton and Bandis failure criteria based on the rock technical information that was available in the project. At last a cost calculation was performed to provide perspective on the effects of each of the parameters identified as being uncertain. The results showed that the parameters JRC and residual friction angle had a big impact on the stability. The value of the parameters was determined according to the proposed methodology from the customer, the Swedish Transport Administration, and was estimated through tables based on empirical cases. In summary, the recommended methodology from the Swedish Transport Administration has been considered deficient and leaves room for incorrect assessments in the design phase.

The safety of a concrete dam is ensured by designing according to failure criteria, for all combinations of loads using safety factors. Today in Sweden, RIDAS, the Swedish power companies’ guidelines for dam safety, is used for the design of dams and is based on BKR, the National Board of Housing, Building and Planning. Swedish dams are designed to resist two global failure modes; sliding and overturning. Combination of failure modes, that should be considered in the design of concrete dams, is however fairly unknown. Since 2009 the Eurocodes was adopted and came into force 2011. The Eurocodes have replaced BKR in the design of most structures in Sweden where the partial factor method is used to ensure safety in the design. The objective of this report was to examine if the design criteria for concrete dams in today’s condition are enough to describe real failure modes. The other objective was to analyse if Eurocode is comparable to RIDAS in dam design. The stated questions were answered by performing a literature study of known dam failures and analytical calculations for different types of concrete gravity dams, with varying geometry and loading conditions. The programs CADAM and BRIGADE were also used as calculation tools to further analyse if failure occurred as expected. The results from the analytical calculations together with the performed FE analysis indicate that limit turning does occur and often generate lower safety factors compared to overturning. Limit turning is similar to overturning failure although it accounts for material failure in the rock. This design criterion is therefore, highly dependent on the quality of the rock and requires investigations of the foundation to be a good estimation of the real behaviour of the dam body. From the compilation of reported failures the conclusion was that the current design criteria are adequate. However, the real challenge lies in ensuring that the construction of dams is correctly performed to fulfil the stated criteria. A transition to Eurocode appears to be reasonable for the stability criterion. A modification of the partial factors is nevertheless necessary to obtain result corresponding to RIDAS, especially for the overturning criteria. / För att uppnå säkra dammkonstruktioner, för alla lastkombinationer, dimensioneras dammar enligt bestämda brottvillkor som ska uppfylla en viss säkerhetsfaktor. Idag används RIDAS, för dimensionering av dammar i Sverige. RIDAS Kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, är baserat på BKR, Boverkets konstruktionsregler. I Sverige dimensioneras dammar för att motstå de två globala brottmoderna glidning och stjälpning. Frågan som behöver besvaras är om det finns eller kan finnas några kombinationer av brottmoder som borde beaktas vid dimensionering av dammar. 2009 antogs Eurokoderna och trädde i kraft 2011. Eurokoderna har ersatt BKR vid dimensionering av de flesta konstruktioner i Sverige. I Eurokod används partialkoefficienter för att garantera säkra konstruktioner. Syftet med denna rapport var att undersöka om dagens brottkriterium är tillräckliga för att beskriva hur dammar går till brott. Rapporten behandlar även möjligheten att övergå från att dimensionera dammar enligt RIDAS till att dimensionera enligt Eurokod. För att besvara detta genomfördes en litteraturstudie av rapporterade dammbrott. Dessutom genomfördes analytiska beräkningar för flera olika typer av dammar med varierande geometri och lastfall. Programmen CADAM och BRIGADE användes som ytterligare verktyg för att analysera brottmoderna. Enligt resultat från de analytiska beräkningarna tillsammans med FE-beräkningarna ansågs limit turning inträffa och genererade i högre grad en lägre säkerhetsfaktorer i jämförelse med stjälpning. Limit turning kan förklars som delvis stjälpande och inkluderar brott av bergmassan. Brottmodet är dock beroende av kvalitéten hos berget och det krävs undersökningar av grunden för att kunna göra en god uppskattning av dammens verkliga beteende. Sammanställningen av tidigare brott visade att nu gällande brottkriterier är lämpliga och troligtvis tillräckliga. Utmaningen är istället att säkerställa att konstruktionerna är korrekt utförda och därmed uppfyller dessa brottkriterier. En övergång till Eurokod tycks vara möjlig för de globala brottmoderna, dock är det väsentligt att partialkoefficienterna justeras för att uppnå resultat som överensstämmer med RIDAS, särskilt för stjälpning.

In Sweden, there exists a large number of dams. Many of them are founded on rock masses normally affected by the presence of sub-horizontal rock fractures, which makes sliding along rock joints under the dam foundation one of the most critical failure mechanism. Various attempts have been made to relate the peak shear strength of rock joints to measurable parameters. However, the uncertainty in the determination of the shear strength of rock joints is nonetheless still significant.The main aim of this thesis is to investigate, develop and apply analytical and numerical techniques for estimation of peak shear strength of natural and unfilled rock joints. In a first step, the peak shear strength of several natural and unfilled rock joint was calculated by using surface aperture measurements from high-resolution optical scanning and a modified version of the analytical criterion previously developed by Johansson and Stille in 2014. In a second step, PFC2D was utilised to perform numerical shear tests on two-dimensional profiles selected from high-resolution optical scanning on unweathered and perfectly mated tensile induced rock joints.The results from the analytical approach show that the calculated peak shear strengths of the analysed samples are in good agreement compared with the laboratory investigations. Conversely, the obtained results from the numerical approach show lower peak shear strengths in the analysed two-dimensional profiles compared with the conducted laboratory shear tests.The analytical approach together with the advanced techniques to measure surface roughness available today, may be a possible way forward towards a methodology to determine peak shear strength of large-scale natural rock joints in-situ. / Bergsprickors skjuvhållfasthet är en avgörande faktor för att kunna bestämma säkerheten mot gliding för dammar där sub-horisontella utbredda bergsprickor existerar. Samtidigt är parametern svår att bestämma då den påverkas av flera faktorer som sprickytans råhet, vittringsgrad, normalspänning, skala samt passning. Skjuvhållfasthet av bergsprickor kan bestämmas genom att använda empiriska och analytiska brottkriterier samt numeriska metoder. Problemet med de befintliga metodikerna är att de inte beaktar inverkan från sprickans passning. Detta innebär att hållfastheten riskerar att överskattas.Det övergripande syftet med denna licentiatuppsats är att studera, utveckla och tillämpa analytiska och numeriska metoder för uppskattning av skjuvhållfasthet för naturliga och ofyllda bergsprickor. I ett första steg beräknades skjuvhållfastheten för ett antal naturliga och ofyllda bergsprickor. Detta gjordes genom att mäta aperturen baserat på högupplöst skanning och en vidareutvecklad version av det analytiska kriteriet som föreslogs av Johansson och Stille 2014. I ett andra steg användes PFC2D för att genomföra numeriska skjuvtester på två-dimensionella sprickprofiler baserat på högupplöst skanning av perfekt passade och draginducerade bergsprickor.Resultaten från uppskattad skjuvhållfasthet med den analytiska metodiken visar på en bra överensstämmelse i jämförelse med de utförda skjuvförsöken. Resultaten från de utförda analyserna med PFC2D visar på en något lägre skjuvhållfasthet än vad som observeras i verkligheten.Den utvecklade analytiska metodiken, tillsammans med de avancerade tekniker som idag finns för att mäta sprickytornas råhet, bedöms kunna utgöra ett första steg mot att bättre kunna bestämma den storskaliga skjuvhållfastheten för bergsprickor i fält. / <p>QC 20190402</p>