The Swedish metal company Boliden has since the early 20th century been mining deposits in the mining field commonly referred to as the Skelleftefield in northern Sweden. The youngest of the active mines is the Kankberg mine which is an underground mine whose reserve contains gold and tellurium. The reserve of the mine is split-up into multiple smaller orebodies that are all being mined continuously using a cut- and fill mining method in combination with pillars utilized to ensure stability in certain stopes.   The Kankberg mine is unique in the sense that it is situated in very hard rock. That in combination with medium stresses as results of the mining depth results in favorable conditions in terms of needed rock support. Boliden therefore wants to reduce the amount of support material used, without compromising the stability of the support system and the security of the underground personnel.   The goal of this thesis is to present a recommend steel fiber dosage to be used in the shotcrete. The recommendation is based upon:   Test results of round determinate panel (RPD) tests according to the ASTM C1550-12a (American Society for Testing) standard. Reviews of earlier shotcrete tests conducted by Boliden. A literature study focused on fiber dosages in other underground projects. Stress analyses using numerical methods. Rock inspections and rock classifications. International guidelines regarding fiber dosages used in shotcrete.   The results presented within this thesis suggest that the fiber dosage in the shotcrete recipe can be lowered, in favor of cost optimization. The optimal dosage, when factoring in the issues related to the continuous mining, the energy absorption capacity of the shotcrete and general recommendations from studied literature was determined being a dosage of 22.6 kg/m3. The thesis further suggests that large scale tests should be conducted on a full scale before the lowered dosage is adopted in practice.

I över 125 år har LKAB bedrivit verksamhet i Kiirunavaara och Malmberget. Då brytningen pågått under lång tid har djupet och därmed även bergspänningarna successivt ökat med tiden. Detta har föranlett ett antal olika problem och utmaningar i anslutning till produktionen såsom utfall av berg samt ökade deformationer. LKAB har tidigare använt sig av längsgående skivrasbrytning i vissa områden vilket har medfört omfattande malmförluster på ett antal nivåer. Men då tillredningskostnaden för detta alternativ är relativt liten jämfört med den mer vanliga tvärgående layouten vill LKAB utreda om det är fördelaktigt att bryta en av malmkropparna, Hoppet, med längsgående brytning. För att studera detta utfördes en sammanställning av produktionen i Hoppets närområde, Alliansen och Printzsköld, med information från befintliga databaser. Därefter kunde en uppskattning av malmförlusterna i området göras. Antal ortmeter för tvärgående layouter mättes i befintliga planer medan ortmetrar för längsgående layout uppskattades med hjälp av geologiska kartor. Tillredningskostnad beräknades sedan för respektive alternativ genom att applicera ett á-pris per meter ort framtaget av LKAB. En modelleringsstudie av längsgående layout gjordes med det finita elementprogrammet RS2 för att bekräfta brottsorsaken samt undersöka om någon placering eller layout av längsgående ortar fungerar bättre. Detta kompletterades med en strukturkartering av aktuellt område med sprickmodellering för att undersöka om längsgående eller tvärgående orientering av ortarna är mer fördelaktig ur strukturgeologisk synvinkel. Produktionssammanställningen visade att hittillsvarande malmförluster i området uppgick till omkring 6,3 miljoner ton, motsvarande ca 4 miljarder SEK vid ett malmpris av 70 USD. Vid längsgående brytning har i snitt 32-42 % av ortmetrarna tillredda för raslastning gått förlorade. Samma tal för tvärgående beräknades till mellan 3-9 %. Problemen med längsgående brytning härleddes till biotitskikt i anfanget mot liggväggen. När skikten lastades av i vertikal led uppstod glidning vilket fick rasborrhålen att gå igen samt förstärkning att spricka upp på grund av deformationen som uppstod. Tillredningskostnaderna för en längsgående layout mellan nivåerna 1109 – 1225 beräknades bli omkring 200 miljoner mindre än kostnaden för motsvarande tvärgående layout. Resultatet från modelleringen pekade på att den i fält observerade brottsmekanismen, avlastning av biotitskikt och påföljande skjuvbrott, var huvudorsaken till brott. Modelleringen visade även att det vid längsgående brytning är mer fördelaktigt att använda sig av en ort som drivs mer mitt i malmkroppen istället för nära liggväggskontakten. Vid malmkropp bredare än 35-40 meter bör dubbla parallella längsgående ortar användas istället för en ort vid längsgående skivrasbrytning då detta ger en mer fördelaktig spänningsfördelning över nivån. Vad gäller strukturmodelleringen påvisade modellerna att ingen avsevärd skillnad avseende strukturstyrda brott finns mellan tvärgående- och längsgående brytning. Skall dagens teknik tillämpas vid ortdrivningen rekommenderas att använda tvärgående skivras ned till nivå 1225. Längsgående kan övervägas endast om möjlighet finns att med mycket exakt precision bestämma biotitens läge så att produktionsorten kan drivas helt i malm så att biotitskikten kan undvikas.

During mining in the Malmberget mine, large amounts of information such as damage mapping, geological mapping, seismic data and stress conditions are stored. All the data that is obtained is stored in several places with different methods, which makes it problematic to use. The purpose of this work has been to compile, structure and interpret the collected data that is currently available. The aim of the compilation has been to use this information as a basis for what influence geology, structures, damage mapping and rock quality together have on the area around Dennewitz ore body.   The ore in Dennewitz consists exclusively of magnetite and the surrounding rock is characterized by hard rock in form of leptites and granite, but also the soft mineral biotite. Leptites are the predominant rock types in the area, while granite appears in lenses at the deeper levels. Historically, granite and red leptite have been the rocks that have caused the most problems in the form of rock bursts. The Dennewitz hanging wall consists of grey leptite while the foot wall is dominated by red and red-grey leptite with minor areas of granite, and in a few places also biotite.   The data compilation shows that there are flaws in the method for damage mapping, as the amount of useful data is very small compared to other areas. The compiled data on damage mapping shows that the majority of the damages is located along a large-scale geological structure that strikes in the same direction as the crosscuts. Damages are also located in the ore contact where granite and biotite lenses. The mapped damages with coordinates were used to obtain a limit angle. Using the damage coordinates, a plane representing the damages were created. The plane dips 60˚, which thus represents the limit angle for the damage zone. The plane has the same dip as the ore body and strikes 70˚ from the north over the crosscuts, and  in some cases also the local ramp.   Geologically, the drifts that runs along the orebody are the most problematic in the area. The contact between magnetite, granite and leptite creates sliding surfaces, which makes the amount of joints needed to create a potential wedge or church roof less. This problem seems to be starting at level 1034 as the granite is starting to show up and the number of joints increase. The large-scale structure that runs along the crosscuts already appears above level 1000 and is more prominent at the deeper levels. In connection with the granite also appearing in the ramp, the level entrance and crosscuts at level 1034, the number of joint sets, wedges and church roofs increases. The problems increase at the levels below when biotite also starts to show up in a few places.   The system for logging mapped damages is recommended to be revised. Damage mapping should also be performed to a greater extent at both new and old levels to increase the basis for analyes and prognoses. It is further recommended to take advantage of drilling and rock mechanical and geological analyses, as well as performing more exploration drilling, to make planning of the infrastructure more effective. Also, the method with damage zones developed by Svartsjaern (2017b), as well as further development of limit angles, should be tested in Dennewitz and other areas in the mine.

Underground mining of the Kiirunavaara iron mineralization is causing large-scale deformation of the hangingwall of the orebody. To understand and possibly predict future deformation, a structural model of the hanging wall and a good understanding of the petrophysical and mechanical properties of the constituent rocks is necessary. This thesis presents results from the study of Anisotropy of Magnetic Susceptibility (AMS), magneto-mineralogy, fracture frequency (F/m), rock quality (RQD), rock strength (Point Load) and P-wave velocity and anisotropy of the rocks from the hanging wall, as well as seismic reflection surveying and gravity modelling. The results are combined into a structural model of the hanging wall and further used for analysis of the correlation between petrophysical and rock mechanical parameters.In total, 76 samples from 12 outcrops and 295 samples from three drillcores in the hanging wall have been included in the AMS study. Axial and diametrical P-wave velocity was measured on 25 water-saturated samples and 156 samples were used for the Point Load tests. F/m and RQD data for the drillcores already existed. The drillcores are located along the eastern end of the seismic profiles and consist of both crystalline and sedimentary rocks.A high degree of magnetic anisotropy observed in the crystalline rocks indicates a low degree of metamorphism. AMS data also indicates the presence of a magnetic foliation in the rocks. The dip of the magnetic foliation plane (F) and the degree of magnetic anisotropy (Pj) measured in samples from outcrops was plotted as iso-maps and shows that both F and Pj decreases towards the east, which was confirmed by data from the drillcores. The decrease in both parameters is primarily a reflection of a change in rock type, but is also changing within the crystalline rock sequence.A good correlation (r > 0.6) between Pj, and F and RQD, and F and F/m was observed in one drillcore for both crystalline and sedimentary rocks; and between the shape parameter (T) and F/m in crystalline rock in another drillcore. This suggests the AMS parameter may be used as an indicator of rock mechanical properties. AMS data was also correlated to joint strike orientations and it was concluded that AMS can also be used to predict joint orientation.Two parallel reflection seismic profiles were shot within the town of Kiruna i order to locate deformation zones and lithological boundaries in the hangingwall. No deformation zones were found, but five seismic reflectors corresponding to five lithological boundaries were located, and their strike and dip calculated. The result of the seismic survey was used to constrain the gravity model, as was density measurements of 230 samples from the drillcores. The gravity model has a depth of three km, and indicates that the crystalline rock in the hanging wall can be separated into two parallel N-S trending blocks. / Godkänd; 2011; 20111021 (maimos); DISPUTATION Ämnesområde: Tillämpad geofysik/Applied Geophysics Opponent: PhD Satu Mertanen, Geological Survey of Finland, Åbo Ordförande: Professor Sten-Åke Elming, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå tekniska universitet Tid: Måndag den 19 december 2011, kl 10.00 Plats: F531, Luleå tekniska universitet

Vägverket gör idag stora investeringar i nya tekniker för att förbättra tätningen av tunnlar från vattenläckage. Allt eftersom kraven på tätning har ökat, liksom antalet tunnlar i urbana miljöer, ökar också intresset i ny teknologi för tunneltätning. När tätningen misslyckas kompletteras den vanligtvis med dräner som sätts upp i tunneltaket och leder bort inläckage. Dessa är dock dyra och kräver mycket underhåll. En viktig del i Vägverkets arbete är därför att följa upp användningen av nya tätningsmetoder för att kunna avgöra om de verkligen är bättre än mer beprövade metoder som t.ex. cementinjektering. Syftet med examensarbetet är att, för Vägverkets räkning, utvärdera tätningsmetoderna i tre olika tunnlar. Den första är Törnskogstunneln, som byggts för Norrortsleden norr om Stockholm, där cement- och keminjektering med Silica Sol använts tillsammans med tillsatsmedlet Xypex i olika kombinationer. Den andra är Löttingetunneln, också den en del av Norrortsleden, där klassisk cementinjektering använts. Sist är Ullbrotunneln, väster om Enköping, där tillsatsmedlet Penetron använts tillsammans med en kortare referenssträcka utan. Utvärderingen kommer att belysa respektive metod ur tätningssynpunkt och deras kostnader per meter för att kunna säga vilken som varit mest prisvärd. Data har samlats in i form av priser för de olika tätningskoncepten, vilka mängder som behövts och de geologiska förutsättningarna i form av vattenförlustmätningar ur kärnborrhål och injekteringsskärmar, samt RQD-värden från geologernas karteringar. Dessutom har en utförlig droppkartering genomförts under byggskedet av Ullbrotunneln för att bedöma hur mycket tätare sprutbetongen blir vid användning av Penetron som tillsatsmedel. Slutsatsen av undersökningarna är att användningen av Xypex både visat sig dyrare och sämre på att täta Törnskogstunneln än de sträckor av tunneln där klassisk injektering använts. Användningen av Silica Sol är svårare att dra klara slutsatser om då det i ena fallet visat sig täta bättre och kosta mindre än vanlig injektering medan det i kombination med Xypex var dubbelt så dyrt och ändå inte lika effektivt.Användningen av Penetron kan inte ses som helt framgångsrik då den inte lyckats täta Ullbrotunneln fullständigt. Även om droppet minskat kraftigt sen appliceringen av sprutbetongen har även referenssträckan utan Penetron minskat i dropp. Alltså går det inte att säga om Penetron gjort någon skillnad när ett lager vanlig sprutbetong tätar lika bra. I utvärderingen finns även en ansats till att sammanväga de olika förutsättningarna och resultaten av tunneltätningarna i en enda parameter för att öka jämförbarheten mellan olika projekt. Detta effektivitetstal, som parametern kallas, gav en ytterligare dimension till utvärderingen men behöver utvecklas mer innan den kan användas i verkligheten med tillförlitlighet. / The Swedish Road Administration is currently making large investments in new technologies to improve the sealing of tunnels from water ingress. As the sealing requirements increase, as well as the number of tunnels in urban areas, so does the interest in new sealing technology. When sealing fails the standard procedure is to place geomembranes on the ceiling which diverts the seepage. However, these are expensive and require a lot of maintenance. Consequently, an important part in the work of the Swedish Road Administration is to administer follow-ups on new sealing techniques in order to decide whether they are an improvement from tested methods like cement-grouting. The purpose of the thesis is, on account of the Swedish Road Administration, to evaluate the sealing methods of three different tunnels. The first is the Törnskogstunnel, a part of Norrortsleden north of Stockholm, where cement and chemical grouting with Silica Sol has been used with the admixture Xypex in different combinations. The second is the Löttingetunnel, also a part of Norrortsleden, where classic cement grout has been used. Last is the Ullbrotunnel, west of Enköping, where the admixture Penetron has been used together with a shorter reference section without additive. The evaluation will explain each method from the perspective of sealing effectiveness and cost per meter tunnel, in order to decide which product is the most cost-efficient. The collected data for the evaluation are; prices for each method, which amounts were necessary and geological conditions in terms of water-loss measurements from core drill holes and grouting fans, as well as RQD-values from the geologists’ evaluations. In addition, a more elaborate mapping of the seepage in the Ullbrotunnel has been made during its construction in order to decide the effectiveness of Penetron in making shot-concrete waterproof. The conclusion after the evaluations is that Xypex proved itself to be both more expensive, as well as less effective in sealing the tunnel, compared to the parts of the tunnel where classic cement-grouting was used. Regarding Silica Sol it was more difficult to make any evident conclusions as it was both cheaper and more effective in one part of the tunnel, while together with Xypex the cost was doubled and yet less effective.The use of Penetron cannot be regarded as totally successful as it didn’t seal the Ullbrotunnel completely. Even though the seepage was significantly reduced after the application of the shot-concrete the seepage in the reference section was also reduced. Thus, it is impossible to say whether the Penetron has made a difference when the normal shot-concrete is equally waterproof. In the evaluation there is also an attempt to weigh the various circumstances and results of the sealing process into one single parameter to facilitate the comparison between different projects. This efficiency rate, as the parameter is called, gave a further dimension to the evaluation, but need more development before it can be used in real projects with any confidence. / QC 20101109

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.

Constructing sustainable structures in rock that satisfy all predefined technical specifications requires rational and effective construction methods. When the geotechnical behaviour is hard to predict, the Euro­pean design code, Eurocode 7, suggests application of the observational method to verify that the performance is acceptable. The basic principle of the method is to accept predefined changes in the design during con­struction to comply with the actual ground conditions, if the current de­sign is found unsuitable. Even though this in theory should ensure an effective design solution, formal application of the observational method is rare. Investigating the applicability of the observational method in rock en­gineering, the aim of this thesis is to identify, highlight, and solve the aspects of the method that limit its wider application. Furthermore, the thesis aims to improve the conceptual understanding of how design deci­sions should be made when large uncertainties are present. The main research contribution is a probabilistic framework for the observational method. The suggested methodology allows comparison of the merits of the observational method with that of conventional design. Among other things, the thesis also discusses (1) the apparent contradiction between the preference for advanced probabilistic calculation methods and sound, qualitative engineering judgement, (2) how the establishment of limit states and alarm limits must be carefully considered to ensure structural safety, and (3) the applicability of the Eurocode defini­tion of the observational method and the implications of deviations from its principles. / För att kunna konstruera en anläggning i berg, som uppfyller satta tek­niska krav, krävs det en rationell och effektiv konstruktionsmetod. När konstruktionens beteende är svårt att förutsäga, erbjuder den europeiska standarden Eurokod 7 den så kallade observationsmetoden. Denna metod tillåter i förväg förberedda förändringar i designen under konstruktions­tiden, om observationer av konstruktionens beteende indikerar att så behövs. På så vis anpassas konstruktionen till de faktiska förhållandena i marken. Trots att detta tillvägagångssätt i teorin ger en rationell design, används metoden sällan i enlighet med Eurokod 7. Denna doktorsavhandling undersöker tillämpbarheten av observa-tionsmetoden när man bygger i och på berg. Målet är att belysa de aspekter som begränsar dess användning och i dessa fall föreslå förbätt­ringar som ökar tillämpbarheten. I ett vidare perspektiv syftar avhand­lingen även till att förbättra den konceptuella förståelsen för hur beslut bör fattas i designprocessen när det finns stora osäkerheter. Avhandlingen visar hur observationsmetoden kan användas i ett san­nolikhetsbaserat ramverk. Metodiken ger användaren möjlighet att jäm­föra för- och nackdelarna med observationsmetoden och konventionell dimensionering. Avhandlingen diskuterar bland annat även (1) den skenbara motsatsen mellan användandet av sannolikhetsbaserade beräkningsmetoder för att lösa komplexa dimensioneringsfrågor och kvalitativa ingenjörsmässiga bedömningar, (2) hur larmgränser och brottgränstillstånd bör definieras för att ge tillräcklig säkerhetsmarginal, samt (3) hur Eurokod 7:s strikta definition av observationsmetoden påverkar dess användbarhet. / <p>QC 20160926</p>

Har du någonsin åkt genom en tunnel och undrat hur det kommer sig att det tunga berget över dig inte kollapsar in i detta hålrum? Har du lagt märke till underliga metallpinnar som sticker ut ur väggar och tak? Dessa metallpinnar är bultar, och de är en del av säkerhetsåtgärderna som ser till att tunnlar över hela Sverige är säkra att färdas i. När en tunnel byggs är det viktigt att ta reda på vilka egenskaper som berget har för att kunna avgöra hur stora säkerhetsåtgärder som bör implementeras. Dessa egenskaper kan vara sådant som sprickors utbredning och orientering, hur mycket vatten som finns i sprickorna, vad berget består av och krafter som påverkar berget. Säkerhetsarbetet kring tunnlar kan göra skillnaden mellan liv och död, men hur ska man forska kring detta? I ett labb kan man med hjälp av en modell undersöka vad som fungerar bäst, men även det minsta möjliga för att förhindra kollaps. I detta arbete har en modell som representerar ett tunneltak använts. Den används till undervisning för förståelse av bultar. Modellen var en upphöjd stålram med avtagbar botten, stålramen var kvadratisk med 82 cm sidolängd. I denna ram placerades skruvar och järnvägsmakadam för att simulera ett tunneltak med bultar i mindre skala. Järnvägsmakadam är krossat berg med en kornstorlek på ca 32 till 64 mm. Skruvarna trycker ihop makadamen med hjälp av brickor för att tryck ska uppstå och trycket mäts med tryckgivare som är placerade i modellen. Arbetet som har utförts med hjälp av modellen syftar till att utveckla metoder för hur sådana försök bör utföras i framtiden. Tidigare försök har gjorts och då har det observerats att denna modell har varit stabil när skruvarna spänts till 7 Nm (Newtonmeter) vridmoment och att den kollapsade av minimal påverkan när skruvarna spändes till 5 Nm. Därför gick vi in i detta arbete med hypotesen att modellens lägre gräns för stabilitet fanns strax under 5 Nm. Vid de tidigare försöken mättes inte trycket i modellen och vi hade därför ingen hypotes om detta. Försöken utfördes på olika vis. Skruvarna spändes i olika mönster och med olika vridmoment, makadamen placerades också på olika sätt när modellen byggdes upp. Som resultat ställdes vridmoment och tryck upp i tabeller och diagram. Det skulle visa sig att hypotesen om att den lägre gränsen var nära 5 Nm vridmoment inte stämde. Modellen hölls uppe även när skruvarna endast spändes till 2 Nm. Både när modellens bottenlager var fördelaktigt och ofördelaktigt uppbyggt ur ett stabilitetsperspektiv så höll modellen vid 2 Nm. Lägre vridmoment än 2 Nm kunde inte testas i brist på känsligare verktyg. / Have you ever traveled through a tunnel and wondered why the heavy rock above you doesn’t collapse on top of you? Have you noticed the odd metal rods that sticks out from the walls and ceiling? These metal rods are bolts, a part of the security measures that make sure that tunnels all over Sweden are safe to travel through. When a tunnel is built, it is important to know the properties of the rock to be able to assess what type of security measures that need to be applied. These properties can be fractures and their orientation, the composition of the rock and the forces that are present. The security work regarding tunnels can be the difference between life and death, but how can research in this field be carried out? Model experiments in a laboratory can be of great use to investigate the most efficient way to stabilize the rock, but also the minimal effort required to prevent collapse. For this report a model that represents the roof of a tunnel has been used. The model is used for learning about rock bolts and consisted of an elevated 82 cm square steel frame with a detachable floor. Bolts and crushed rock were placed within the frame to simulate a tunnel roof in a smaller scale. The crushed rock had a grain size of 32 to 64 mm. The bolts in combination with small metal discs compress the rock to produce pressure, and the induced pressure is measured with pressure indicators placed within the model. The experiments conducted with this model aims to develop potential new methods for future uses and experiments. Previous experiments with this type of model have shown that the model is stable when the bolts have been tightened to 7 Nm (Newton Meters) torque, and subsequently collapsed with minimal influence when the bolts were tightened to 5 Nm. Therefore, the hypothesis of this report was based on previous experiments, where the lower limit of the model seemed to be close to 5 Nm. The previous experiments didn’t measure the pressure throughout the strained rock mass, and therefore there is no hypothesis regarding this. The experiments were conducted in different ways. The bolts were tightened both in different patterns and with different torques, and the crushed rock were placed differently throughout the experiments as the model was being built. The following result of torque and pressure were presented in tables and graphs. The result showed that the hypothesis regarding the lower boundary being close to 5 Nm was not correct. The model stayed in place even when the bolts were tightened as low as 2 Nm. The model was stable at 2 Nm both with a favorable and unfavorable bottom layer of rock. Therefore, it is required to tension the bolt with torque lower than 2 Nm to determine the lower limit of stability, but that could not be tested due to the lack of proper tools.

Tunneling involves large uncertainties. Since 2009, design of rock tunnels in European countries should be performed in accordance with the Eurocodes. The main principle in the Eurocodes is that it must be shown in all design situations that no relevant limit state is exceeded. This can be achieved with a number of different methods, where the most common one is design by calculation. To account for uncertainties in design, the Eurocode states that design by calculation should primarily be performed using limit state design methods, i.e. the partial factor method or reliability-based methods. The basic principle of the former is that it shall be assured that a structure’s resisting capacity is larger than the load acting on the structure, with high enough probability. Even if this might seem straightforward, the practical application of limit state design to rock tunnel support has only been studied to a limited extent. The aim of this licentiate thesis is to provide a review of the practical applicability of using reliability-based methods and the partial factor method in design of rock tunnel support. The review and the following discussion are based on findings from the cases studied in the appended papers. The discussion focuses on the challenges of applying fixed partial factors, as suggested by Eurocode, in design of rock tunnel support and some of the practical difficulties the engineer is faced with when applying reliability-based methods to design rock tunnel support. The main conclusions are that the partial factor method (as defined in Eurocode) is not suitable to use in design of rock tunnel support, but that reliability-based methods have the potential to account for uncertainties present in design, especially when used within the framework of the observational method. However, gathering of data for statistical quantification of input variables along with clarification of the necessary reliability levels and definition of “failure” are needed. / <p>QC 20170407</p>