Luolien ruiskubetonoinnin merkityksen tarkastelu matemaattisella mallinnuksella ja simuloinnilla
Huhtala, Konsta (2017)
Huhtala, Konsta
2017
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-02-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201701251077
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201701251077
Tiivistelmä
Ruiskubetoni on maanalaisessa rakentamisessa laajalti hyödynnetty materiaali. Tämän työn tavoitteena on selvittää kalliopinnalle asennetusta ruiskubetonoinnista saatava hyöty maanalaisia räjähdysainevarastoja tarkasteltaessa. Uhkakuvana on räjähdysainevaraston yksittäisessä kammiossa tapahtuva räjähdysonnettomuus, joka aiheuttaa viereiseen kammioon heitteitä. Räjähdysonnettomuuden varalle on määritelty suojaetäisyydet luolien sijainnille toisiinsa nähden. Työssä tarkastellaan tapoja määrittää luolien räjähdysonnettomuuden johdosta kärsimät vahingot ja ruiskubetonoinnin vaikutus pyrittäessä rajoittamaan luolan ja luolan sisältämien räjähteiden kärsimiä vahinkoja, joiden aiheuttajaksi oletetaan räjähdyksen synnyttämät heitteet.
Tavoitteen saavuttamiseksi työssä käydään läpi aiheeseen liittyviä tutkimustuloksia sekä esitellään aiheen taustalla vaikuttavia ilmiöitä. Esille tuodaan koeräjäytystuloksia liittyen maanalaisiin räjähdysainevarastoihin, ja tarkastellaan ruiskubetonoinnin käyttäytymiseen räjähdysonnettomuuden aikana liittyviä ilmiöitä. Työ sisältää tämän lisäksi tietokonemallinnusta ja simulointia, joita hyödynnetään ruiskubetonoinnin vaikutuksen selvittämisessä räjähdysonnettomuuden sattuessa. Suoritettujen simulaatioiden antamia tuloksia verrataan koeräjäytyksissä ja aiemmin mallinnuksella saatuihin.
Ruiskubetonoinnin havaitaan pienentävän maanalaisen räjähdysainevaraston luolien välille vaadittavia suojaetäisyyksiä. Ruiskubetonoinnin suojavaikutuksen merkittävyys riippuu räjähdyksen synnyttämien heitteiden koosta korkeussuunnassa ja heitteiden räjähdyksen johdosta saamasta nopeudesta, joka puolestaan kytkeytyy luolan kärsimien vahinkojen vakavuuteen. Saavutettu suojavaikutus on merkittävä kooltaan pienille ja alhaisen heitenopeuden omaaville kappaleille ja puolestaan vähäinen kooltaan suurille ja suurella heitenopeudella eteneville kappaleille. Tarkat lukuarvot ruiskubetonoinnin vaikutuksesta vaadittaviin suojaetäisyyksiin ovat tapauskohtaisia, mutta suojaetäisyydet voivat osassa tapauksista pienentyä huomattavasti, kymmeniä prosentteja, verrattuna paljaan kalliopinnan omaaviin luoliin. Toisaalta saavutettu suojaetäisyyksien pienentäminen voi jäädä huomattavasti vähäisemmäksi, alle kymmeneen prosenttiin.
Tavoitteen saavuttamiseksi työssä käydään läpi aiheeseen liittyviä tutkimustuloksia sekä esitellään aiheen taustalla vaikuttavia ilmiöitä. Esille tuodaan koeräjäytystuloksia liittyen maanalaisiin räjähdysainevarastoihin, ja tarkastellaan ruiskubetonoinnin käyttäytymiseen räjähdysonnettomuuden aikana liittyviä ilmiöitä. Työ sisältää tämän lisäksi tietokonemallinnusta ja simulointia, joita hyödynnetään ruiskubetonoinnin vaikutuksen selvittämisessä räjähdysonnettomuuden sattuessa. Suoritettujen simulaatioiden antamia tuloksia verrataan koeräjäytyksissä ja aiemmin mallinnuksella saatuihin.
Ruiskubetonoinnin havaitaan pienentävän maanalaisen räjähdysainevaraston luolien välille vaadittavia suojaetäisyyksiä. Ruiskubetonoinnin suojavaikutuksen merkittävyys riippuu räjähdyksen synnyttämien heitteiden koosta korkeussuunnassa ja heitteiden räjähdyksen johdosta saamasta nopeudesta, joka puolestaan kytkeytyy luolan kärsimien vahinkojen vakavuuteen. Saavutettu suojavaikutus on merkittävä kooltaan pienille ja alhaisen heitenopeuden omaaville kappaleille ja puolestaan vähäinen kooltaan suurille ja suurella heitenopeudella eteneville kappaleille. Tarkat lukuarvot ruiskubetonoinnin vaikutuksesta vaadittaviin suojaetäisyyksiin ovat tapauskohtaisia, mutta suojaetäisyydet voivat osassa tapauksista pienentyä huomattavasti, kymmeniä prosentteja, verrattuna paljaan kalliopinnan omaaviin luoliin. Toisaalta saavutettu suojaetäisyyksien pienentäminen voi jäädä huomattavasti vähäisemmäksi, alle kymmeneen prosenttiin.