In rock constructions and mining it is important to know the current stress situation in the rock due to safety and construction reasons. Two of the widely used stress measurement methods are overcoring and hydraulic fracturing. Both methods are expensive, need new boreholes, and are complex and time consuming. The methods are also limited by the number of successfully achieved measurements series. An alternative method is therefore investigated by locally relieving stresses around the borehole wall using sawn slots. To determine the stresses in the rock, strain measurements will be done using optics and image processing of images taken before and after cutting of the slots. The images will be processed by a technique called Digital Image Correlation (DIC), a method where the pixels are fitted between the images by the greyscale. The thesis is roughly divided into three parts. The first part explains the basics of rock stresses and current stress measurement methods. The second part is a literature study of the theory behind optics and DIC. There is also a study about if it is possible to use optics from a smartphone and how it differs from a reference commonly used camera in DIC application. Last part consists of numerical calculations in 2D to investigate if there is a possibility to relieve the stress around the borehole walls by cutting slots. With the optics from a smartphone the borehole wall can be in focus on just a few millimeters distance. DIC is a well-developed method which has a good precision when being conducted right and with a good image quality. The combination of using a smartphone and DIC is, however, not fully investigated yet. Only one comparable study was found. It used a Sony tablet and measured the deformations instead of strains. However, that study showed that the measurement error was around 1% compared to the reference camera. When translating deformations into strains, it is most likely that the error will increase, because the error will also be affected from the difference in deformation before and after cutting the slots. The numerical part showed that it’s possible to relieve the stress at parts of the borehole walls for the investigated conditions. To fully relieve the stresses around the borehole wall, it is necessary to have two slots with a short c-c distance and relatively deep slots. In this case a c-c distance of 15 mm and slot depth of at least 25 mm are recommended. / Vid projekt inom berganläggningar och gruvor är det viktigt att känna till de rådande spänningar i berget i ett säkerhets- och konstruktionsperspektiv. I Sverige används framförallt två undersökningsmetoder - överborrning eller hydraulisk spräckning. Två metoder som dock är dyra och relativt få mätserier kan genomföras. En alternativ metod har därför undersökts där borrhålsväggen lokalt avlastas genom sågade slitsar. Töjningsmätning sker genom att fotografera borrhålsväggen innan och efter sågning av slitsarna. Därefter sker bildbehandling via Digital Image Correlation (DIC). En metod som jämför en pixels placerings förändring genom att matcha pixeln via gråskalan. Examensarbetet kan man säga är grovt indelat i tre delar. Den första delen innefattar teorin som handlar om bergspänningar samt nuvarande mätmetoder för att mäta bergsspänningar. Andra delen är en litteraturstudie som behandlar den bakomliggande teorin för optik och bildbehandling med DIC samt en kort undersökning om det är möjligt att använda den optiska tekniken som finns i en smartphone. Sista delen utgörs av numeriska modelleringar i 2D för att verifiera om det går att fullständigt avlasta ett borrhål genom sågade slitsar. Med optik som finns i en smartphone kan bergväggen vara i fokus på bara ett par millimeters avstånd. DIC i sig är en teknik som är så pass utvecklad att precisionen i mätningarna är väldigt god. Förutsatt att bildbehandling görs korrekt och bildkvalitén är god. Kombinationen med optik liknande den från smartphone och bildbehandling med DIC är dock inte fullständigt undersökt. Enbart en jämförbar studie har hittats där deformationsmätningar har gjort med hjälp av en Surfplatta från Sony. Denna undersökning visade att mätfelet mot en referenskamera är cirka 1%. Dock förstärks mätfelet vid töjningsmätningar. Förstärkningen beror dock även av deformationsskillnaden mellan innan och efter avlastning. Den numeriska delen har visat att det går att lokalt avlasta bergväggen fullständigt för det undersökta spänningsförhållandet. Dock krävs det att två slitsar sitter på ett litet c-c avstånd samt är relativt djupa. Två undersökta slitsuppsättningar har visat på fullständigt avlastning, samt ytterligare ett fall som skulle kunna vara användbart.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-68646 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Emanuelsson, Patrik |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Geoteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds