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Prova dinamica: determinazione del rapporto tra il diametro del bullone da roccia e la capacità dinamica residua di un tirante sottoposto a sollecitazione assiale

Conferenza: CAVING 2022, Hilton Adelaide, Australia meridionale

 

Autore/i: Brendan Crompton e Greig Knox

 

Data: 30 agosto – 1 settembre 2022

 

Panoramica: la capacità di un tirante è indicata come la capacità dello stesso in condizioni originali il giorno in cui è stato prodotto. I tiranti di rinforzo della roccia sono testati in modo discrezionale, quasi statistico (replicanti una chiusura) o dinamico (replicanti una sismicità) a seconda delle condizioni presenti nell'ambiente della miniera. Sebbene queste prove siano affidabili, è probabile che un tirante soggetto a un rapido movimento del terreno (sismicità) venga prima sottoposto a un certo livello di chiusura lenta. Uno studio precedente ha indagato sulla possibile correlazione tra l'allungamento quasi statico di un bullone da roccia prima del carico dinamico e la capacità dinamica residua. I risultati di questa ricerca hanno dimostrato che esiste una correlazione tra la capacità dinamica residua e l'energia assorbita in modo quasi statico quando il tirante è allungato assialmente. È stato proposto un approccio conservativo, ovvero considerare la capacità energetica totale di un tirante come l'energia assorbita dallo stesso in condizioni originarie durante un singolo impulso dinamico con conseguente rottura del tendine. Il set di campioni di ricerca è stato limitato a una singola configurazione di bulloni da roccia di lunghezza e diametro fissi; pertanto, è stato osservato che i risultati non devono essere desunti per altre versioni di questo sistema o altri sistemi di rinforzo del terreno. Questa ricerca si baserà sul lavoro precedente ripetendo la sequenza di prove su un diametro maggiore dello stesso bullone da roccia di configurazione. I risultati saranno analizzati per identificare come il diametro di un bullone da roccia influisca sull'energia e sulla capacità di allungamento dei bulloni da roccia in condizioni di carico combinato quasi statico e dinamico. Tali informazioni aiuteranno notevolmente i professionisti della geotecnica nella progettazione del sistema di rinforzo, nella selezione del prodotto e nelle decisioni su quando riabilitare un sistema di rinforzo installato.

 

Link per il download: https://papers.acg.uwa.edu.au/p/2205_07_Crompton/


L'influenza della perforazione sulle prestazioni di un bullone autoperforante resistente allo snervamento

Conferenza: CAVING 2022, Hilton Adelaide, Australia meridionale

 

Autore/i: Rual Abreu eGreig Knox

 

Data: 30 agosto – 1 settembre 2022

 

Panoramica: negli ultimi anni, i tasselli autoperforanti (SDA) hanno ricevuto una maggiore attenzione dall'industria del rinforzo del terreno. Ad esempio, sono stati condotti studi e prove sul campo presso la miniera di Oyu Tolgoi in Mongolia e la miniera di Malmberget in Svezia che hanno evidenziato il tasso di successo dell'installazione di SDA in masse rocciose frantumate. Le sfide tipiche associate all'installazione di bulloni da roccia in tali condizioni includono chiusure di fori e fori soffiati, con conseguente riduzione delle percentuali di successo dell'installazione dei bulloni e della capacità di rinforzo raggiunta. Per migliorare l'efficacia dell'installazione in masse rocciose fratturate, un SDA sostituisce l'asta di perforazione convenzionale necessaria per praticare il foro di supporto, combinandola insieme al bullone da roccia in un unico componente. In questo modo si elimina la necessità di dover alternare l'attrezzatura tra un'operazione di perforazione e l'inserimento di bulloni, poiché un SDA combina questi processi tradizionalmente separati in uno solo. Per la compressione e le condizioni del terreno sismicamente attive, gli SDA resistenti allo snervamento offrono un ulteriore vantaggio in termini di prestazioni derivato dalle proprietà meccaniche duttili del bullone da cui vengono prodotti questi ancoraggi. Tuttavia, una conseguenza della questa progettazione di bullone è che l'SDA è soggetto al carico percussivo normalmente applicato all'asta di perforazione durante l'operazione di perforazione, il che può influire sulle prestazioni del bullone. Questa indagine quantifica l'influenza di questa perforazione a percussione sulle prestazioni di un SDA resistente allo snervamento quando sottoposto a carico dinamico. Un gruppo sperimentale di bulloni è stato perforato nella quarzite e successivamente sottoposto a prove di impatto in laboratorio. Le prestazioni di questi campioni vengono confrontate con un gruppo di controllo di campioni, non precedentemente sottoposti a forze di perforazione. Questa indagine fornisce informazioni sulle prestazioni in situ di un tassello autoperforante resistente allo snervamento.

 

Link per il download: https://papers.acg.uwa.edu.au/p/2205_09_Abreu/


Prestazioni di taglio di tasselli autoperforanti resistenti allo snervamento in condizioni controllate

Conferenza: CAVING 2022, Hilton Adelaide, Australia meridionale

 

Autore/i: Greig Knox e John Hadjigeorgiou (Università di Toronto, Canada)

 

Data: 30 agosto – 1 settembre 2022

 

Panoramica: l'installazione tradizionale di bulloni da roccia cementati richiede la preforatura di un foro di supporto seguita dalla posa di una malta cementizia o resinosa. Il bullone da roccia viene quindi inserito nella malta. In terreni molto sollecitati o poveri, la presenza di fratture, caratteristiche di taglio e rocce alterate può portare allo sfaldamento del foro di supporto e causare intasamenti e perdite di malta. Di conseguenza, i fori di supporto vengono spesso ripassati, con conseguenti fori sovradimensionati, tempi di installazione più lunghi e scarsa qualità di installazione. La sostituzione della batteria di perforazione convenzionale con un tassello autoperforante (SDA) migliora sia la qualità che la velocità di esecuzione dell'installazione. Si tratta di considerazioni decisive in condizioni di terreno scadente. Il bullone SDA è accoppiato alla perforatrice da roccia, perforato in profondità, poi disaccoppiato e cementato. Questo metodo di installazione in una sola fase supera le sfide della perforazione nella roccia fratturata in cui le chiusure dei fori e le perdite di malta sono abituali. I vantaggi operativi dell'applicazione di un sistema in una sola fase che utilizza tasselli autoperforanti sono stati recentemente dimostrati in due operazioni di cavitazione: nella miniera di Oyu Tolgoi in Mongolia e nella miniera di Malmberget in Svezia. Un SDA resistente allo snervamento offre ulteriori vantaggi in termini di prestazioni nella compressione di rocce o terreni soggetto ad attività sismica. Esistono pochi dati sulla risposta di tasselli autoperforanti resistenti allo snervamento rispetto al carico di trazione e taglio in condizioni di laboratorio controllate. Il programma sperimentale intrapreso ha indagato sul comportamento di un SDA con snervamento sotto carichi di trazione e taglio. Ciò contribuisce a una migliore comprensione della risposta dei tasselli autoperforanti sotto un unico meccanismo di carico e può fornire un'indicazione delle prestazioni in rocce altamente sollecitate e fratturate osservate nelle operazioni di cavitazione e nelle miniere sotterranee profonde.

 

Link per il download: https://papers.acg.uwa.edu.au/p/2205_12_Knox/


Incidenza della configurazione di prova sulle prestazioni dei bulloni da roccia con tampone ad assorbimento di energia sotto carico d'urto

Pubblicazione: Rock Mechanics and Rock Engineering (2022)

 

Autore/i: Greig Knox e John Hadjigeorgiou

 

Data: 26 giugno 2022

 

Panoramica: le miniere profonde e ad alta sollecitazione sono suscettibili di sismicità indotta dall'attività estrattiva che può mettere a dura prova il rinforzo del terreno. In queste condizioni sismiche i bulloni da roccia convenzionali come quelli meccanici, le armature completamente cementate e i bulloni da roccia ad attrito risultano spesso inadeguati. Ciò ha portato allo sviluppo di diversi bulloni da roccia ad elevato assorbimento di energia e resistenti allo snervamento, in grado di sostenere carichi elevati e di tollerare grandi deformazioni. In questo senso i bulloni da roccia con tampone ad assorbimento di energia sono maggiormente utilizzati nei siti minerari sismicamente attivi. Le prestazioni dei bulloni da roccia ad assorbimento di energia sono generalmente determinate con il metodo delle prove di impatto, che consistono nel far cadere una massa nota da una determinata altezza per trasferire l'energia cinetica della massa in caduta al bullone da roccia installato in un tubo di acciaio. Tutte le prove di impatto utilizzano una delle due configurazioni seguenti: tubo continuo e tubo diviso. La configurazione a tubo continuo simula un carico d'impatto applicato direttamente sulla piastra del bullone da roccia, mentre a tubo diviso simula una condizione di carico su un bullone da roccia quando un blocco di roccia viene espulso da una spinta d'impatto. Tuttavia l'incidenza della posizione della spaccatura lungo il tubo di prova sul comportamento dei bulloni da roccia ad assorbimento di energia non era stata affrontata in passato. Questo documento presenta i risultati di un programma di prove completo in cui è stato dimostrato che la posizione della spaccatura all'interno del tubo ospite controlla sia lo spostamento massimo della piastra che l'energia dissipata registrata prima della rottura del bullone da roccia. Ciò influisce in modo significativo sulle prestazioni dei bulloni da roccia con tampone ad assorbimento di energia in condizioni di carico d'impatto.

 

Link per il download: https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-022-02945-1


Carico multimodale di rinforzo della roccia in condizioni controllate

Conferenza: Aprire nuove strade: un approccio moderno alle strategie di decompressione nell'estrazione mineraria profonda (di massa), Johannesburg, Sudafrica

 

Autore/i: Greig Knox

 

Data: 7 aprile 2022

 

Panoramica: i prodotti per il rinforzo dellaroccia sono in genere testati in laboratorio in condizioni di carico particolari. Questa presentazione illustra i vantaggi e i limiti dei metodi di prova convenzionali per il rinforzo del terreno e introduce nuove metodologie di prova volte a migliorare la comprensione del settore in merito al comportamento del rinforzo del terreno nelle applicazioni.

 

Link per il downlod: https://sanire.co.za/documents/events/breaking-new-ground/860-ep-gs-multi-modal-loading-of-rock-reinforcement-under-controlled-conditions


Prova dinamica: determinazione della capacità dinamica residua di un tirante sottoposto a sollecitazione assiale

Conferenza: Ground Support 2019, Sudbury, Canada

 

Autore/i: Greig Knox e Adrian Berghorst

 

Data: 23 – 25 ottobre 2019

 

Panoramica: la capacità di un tirante è indicata come la capacità dello stesso in condizioni originali il giorno della consegna alla miniera. Diversi fattori determinano la degradazione della capacità di un tirante. Fattori quali, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, la qualità dell'installazione, la corrosione e il movimento del terreno sono tutti in grado di ridurre la capacità residua di un sistema. La comprensione degli effetti del degrado di un tirante è importante per determinare il livello di rischio di uno scavo. I tiranti di rinforzo della roccia sono testati in modo discrezionale, quasi statistico (chiusura) o dinamico (sismicità) a seconda delle condizioni presenti nell'ambiente della miniera. Sebbene queste prove siano affidabili, è probabile che un tirante soggetto a un rapido movimento del terreno (sismicità) venga prima sottoposto a un certo livello di chiusura lenta. Questo documento costituisce la base per un lavoro futuro che intenda determinare la capacità residua di un tirante; l'obiettivo di questo documento è determinare la capacità dinamica residua di un tirante allungato assialmente. I campioni sono stati allungati assialmente in modo quasi statico e fissati in posizione prima di essere sottoposti a un singolo impulso dinamico, con conseguente rottura del tirante.

 

Link per il download: https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1925_14_Knox


Un approccio pratico alla progettazione di un tirante cementato con resina migliorato

Conferenza: Deep Mining 2019, Muldersdrift, Sudafrica

 

Autore/i: Brendan Crompton

 

Data: 24 – 25 giugno 2019

 

Panoramica: l'utilizzo di tiranti cementati con resina è una pratica comune di rinforzo del terreno nel settore minerario e a tale scopo sono disponibili diversi modelli di tiranti. La resistenza di un tirante cementato con resina è spesso limitata dalla camera anulare resinata tra il tirante e il foro. Una miscela della resina è generalmente efficace quando assicura che la camera anulare resinata non supera un limite massimo specificato. Pertanto, in alcuni casi, il diametro del tirante dipende dalla camera anulare resinata massima consentita e dal diametro minimo del foro che può essere praticato e non dai requisiti di progettazione del supporto. L'installazione di tiranti con capsule di mastice di resine è soggetta all'inglobamento del tirante installato da parte del rivestimento della capsula, con conseguente distacco del tirante dal foro e compromissione della miscela della resina che circonda il tirante. Il presente documento presenta un'indagine pratica sull'efficacia dei modelli tipici di tiranti in resina in installazioni a grandi camere anulari e lo sviluppo di un progetto di tiranti migliorato adatto a questi contesti.

 

Link per il download: https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1952_13_Crompton


Introduzione e applicazione del Dynamic Impact Tester (DIT)

Conferenza: ARMA 2019, New York, Stati Uniti

 

Autore/i: Adrian Berghorst e Greig Knox

 

Data: 23 – 26 giugno 2019

 

Panoramica: New Concept Mining (NCM) ha implementato il Dynamic Impact Tester (DIT) per condurre prove dinamiche in laboratorio su bulloni da roccia. Il DIT consente all'NCM di procedere rapidamente nel ciclo di ricerca e sviluppo di nuovi bulloni da roccia. Ciò permette di ridurre i tempi di commercializzazione e di comprendere a fondo le prestazioni dei bulloni da roccia. Oltre a questi vantaggi il DIT viene utilizzato in diversi modi innovativi per migliorare la comprensione delle prestazioni del rinforzo dinamico del terreno nel settore minerario. Un esempio è quello in cui il database delle prove dinamiche è stato utilizzato per analizzare le prestazioni quantitative di un bullone Vulcan durante un evento sismico sotterraneo.

 

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Il rapporto tra la grandezza della velocità di impatto per impulso e la capacità di energia assorbita cumulativa di un bullone da roccia

Conferenza: ARMA 2019, New York, Stati Uniti

 

Autore/i: Adrian Berghorst e Greig Knox

 

Data: 23 – 26 giugno 2019

 

Panoramica: New Concept Mining (NCM) ha implementato il Dynamic Impact Tester (DIT) per condurre prove dinamiche in laboratorio su bulloni da roccia. Il DIT consente all'NCM di procedere rapidamente nel ciclo di ricerca e sviluppo di nuovi bulloni da roccia. Ciò permette di ridurre i tempi di commercializzazione e di comprendere a fondo le prestazioni dei bulloni da roccia. Oltre a questi vantaggi il DIT viene utilizzato in diversi modi innovativi per migliorare la comprensione delle prestazioni del rinforzo dinamico del terreno nel settore minerario. Un esempio è quello in cui il database delle prove dinamiche è stato utilizzato per analizzare le prestazioni quantitative di un bullone Vulcan durante un evento sismico sotterraneo.

 

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Requisiti del rinforzo dinamico del terreno

Conferenza: Caving 2018, Vancouver, Canada

 

Autore/i: Adrian Berghorst

 

Data: 17 ottobre 2018

 

Panoramica: presentazione di un workshop sulle tendenze attuali e future dei requisiti di un rinforzo dinamico del terreno per le miniere sotterranee. Il settore minerario ha a disposizione diversi strumenti per determinare i requisiti dei rinforzi del terreno per gli ambienti dinamici nell'ambiente sotterraneo. Nonostante siano sufficienti, ci si chiede quale sia il futuro dei requisiti del rinforzo del terreno per questo aspetto essenziale dell'attività estrattiva nel mondo moderno.

 

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Un confronto empirico tra le nuove configurazioni di campioni dinamici e quelle esistenti in laboratorio

Conferenza: Caving 2018, Vancouver, Canada

 

Autore/i: Greig Know, Adrian Berghorste Pieter de Bruin

 

Data: 17 ottobre 2018

 

Panoramica: le prove dinamiche di laboratorio consentono agli sviluppatori di bulloni da roccia di applicare impulsi di energia a un bullone da roccia per approssimare alcuni aspetti di carico che potrebbe sperimentare durante un'esplosione in una miniera sotterranea. Questi dati possono essere utilizzati per confrontare le prestazioni dinamiche di un bullone da roccia fornendo agli ingegneri geotecnici informazioni utili per la progettazione del sistema di rinforzo del terreno richiesto. Esistono due configurazioni generali di campioni comunemente utilizzate in questo tipo di prove dinamiche: la prova a tubo diviso e la prova a tubo continuo. Il presente documento illustra la proposta di una terza configurazione: una prova a tubi divisi in più punti.

 

Link per il download: https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1815_58_Knox


Rapporto tra energia per impulso e capacità dinamica di un bullone da roccia

Conferenza: Meccanicadella roccia - Esperimenti, teorie e applicazioni

 

Autore/i: Koos Bosman (Open House Management Solutions), Martin Cawood e Adrian Berghorst

 

Data: 2018 

 

Panoramica: la capacità di un bullone da roccia sottoposto a un impulso di energia varia in funzione dell'entità dell'impulso di energia applicato. Il presente documento analizza la relazione tra l'entità dell'impulso di energia applicato a un bullone da roccia e la capacità dinamica risultante. Il risultato di questa ricerca mostra che per una data velocità di impatto, esiste una relazione lineare tra l'entità dei singoli impulsi di energia applicati a un bullone da roccia e la capacità dinamica risultante del bullone da roccia. La capacità dinamica di un bullone da roccia non è un valore costante. Nel corso di questa ricerca viene esaminata anche la relazione tra l'entità dell'impulso e lo spostamento risultante del bullone da roccia.

 

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Maggiore flessibilità per la ricerca e lo sviluppo di prodotti dinamici di rinforzo della copertura

Conferenza: RocDyn-3, Trondheim, Norvegia

 

Autore/i: Greig Knox e Adrian Berghorst

 

Data: 26 giugno 2018

 

Panoramica: i limiti del metodo di prova del carico assiale dinamico sono noti, tuttavia, il DIT fornisce una piattaforma efficiente su cui è possibile confrontare un gran numero di sistemi di rinforzo di tiranti in condizioni controllate con una maggiore agilità. Durante il rapido sviluppo di nuovi prodotti per bulloni da roccia è fondamentale quantificare gli effetti di elevati tassi di deformazione esercitati dalle esplosioni di roccia sui sistemi di rinforzo del terreno. Il DIT fornisce questa possibilità.

 

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