Vertikala deformationer av sulan hos ytligt belägna bergkonstruktioner i hårt berg

Sammanfattning: Ytliga bergkonstruktioner blir allt mer vanligt i samhället för att tillgodose alternativa lösningar på infrastruktur vilket möjliggör förtätning vid markytan. Spänningssituationen nära markytan kan vara mycket komplicerad vilket ger upphov till att både strukturella och spänningsinducerade brott kan förekomma i bergkonstruktioner på grunda djup i Skandinavisk berggrund.  I examensarbetet har det mekaniska beteende som leder till vertikala deformationer av sulan hos en ytligt belägen bergkonstruktion i hårt berg studerats med hjälp av det finita elementprogrammet RS2. Bergkonstruktionen som har studerats i den finita elementmodellen är ett bergrum med en spännvidd på 20 meter och den totala höjden är 15 meter. I studien utreds hur den primära spänningssituationen, bergmassans egenskaper och spännvidden av bergrummet påverkar de vertikala deformationerna.  Det förväntade deformationsbeteende som orsakas av respektive nyckelparameter beskrivs med hjälp av en konceptuell modell. Materialparametrarna för den finita elementmodellering är antagna utifrån tillhandahållen fält- och laboratoriedata. För att skilja på vad som händer om bergmassan i sulan går till brott eller inte används en linjärelastisk materialmodell och en elastisk-spröd materialmodell med Hoek \& Browns brottvillkor. Residualparametrarna vid den elastiska-spröda materialmodellen bestäms genom att reducera bergmassans GSI-värde. Vidare har en känslighetsstudie genomförts med avseende på nyckelparametrarna, initiala bergspänningar, spännvidd och bergmassans egenskaper - vilka är det intakta bergets enaxiella tryckhållfasthet $\sigma_{ci}$ och GSI-värdet. Känslighetsstudien resultat visar på att bergmassans GSI-värdet av är den faktorn som påverkar storleken av de vertikala deformationerna mest. Resultatet av modelleringen visar även att om brott uppstår i bergrummets sula initieras brottet i en avlastad zon nära bergrummets vägg och utvecklas därefter progressivt till en sammanvuxen brottzon i bergmassan under sulan. Vid brott ökar de storleken på de vertikala deformationerna mycket, där ett lågt GSI-värde och höga horisontella spänningar kan leda till relativt stora magnituder av deformationer. Resultatet visar även på att ett område av bergmassan under bergrummets sula utsätts för vertikala deformationerna. Storleken på deformationerna är som största nära sulan och avtar sedan med djupet, vilket ger upphov till deformationsdifferenser och i sin tur töjningar i bergmassan. För den elastiska materialresponsen blir utbredningen av området som utsätts för de vertikala deformationerna betydligt större än om bergmassan går till brott. Däremot utsätts det plasticerade området för betydligt större deformationsdifferenser då den vertikala deformationsavtagningen endast sker inom den plasticerade området.