Dagbruddsstabilitet i Norcem Kjøpsvik

• Main Author: Thoresen, Sverre Paulsen
• Other Authors: Ellefmo, Steinar Løve, Li, Charlie Chunlin
• Format: Master Thesis
• Language: Norwegian Bokmål
• Published: NTNU 2019
• Subjects: The Bench; Kjøpsvik
• Online Access: http://hdl.handle.net/11250/2621005

Sammendrag Dagbruddsområdet til Norcem Kjøpsvik er i en situasjon hvor en optimalisering av dagbruddets vegg er av interesse. Denne oppgavens mål er å undersøke total- og detaljstabilitetsforholdene for endelig planlagt dagbrudd med hensyn på kinematisk analyse, 3D-modellering av Q-verdi og numerisk stabilitetsanalyse. Dette skal resultere i en identifisering av potensielle bergmekaniske utfordringer, bruddmekanismer og tiltak for å øke stabiliteten. Det skal også gis anbefaling av totalvinkel for dagbruddsveggen i ulike geotekniske områder. Structure – from – Motion fotogrammetri har blitt gjennomført for bestemte deler av dagbruddsområdet og dannet grunnlaget for utført digital strukturgeologisk kartlegging. Resultatet fra kartleggingen er presentert i Rocscience’s Dips 7.0. Ved bruk av kinematisk analyse er det identifisert potensielle bruddmekanismer på pallnivå for alle geotekniske domener i området. I denne sammenheng er det også benyttet Dips 7.0. Blokkmodellering av Q-verdi, med bakgrunn i loggførte borekjerner fra Norcem Kjøpsvik, er utført i LeapFrog Geo 4.5 ved bruk av ordinær kriging. Bergmasseklassene i modellen er klassifisert i henhold til Q-systemet, før en stabilitetsvurdering er gjennomført. Basert på informasjon om bergmasseegenskaper, bergspenningsmålinger, orientering av sprekkesett, Rock Quality Designation (RQD), Joint Compressive Strength (JCS), Joint Roughness Coeffisient (JRC) og Geological Strength Index (GSI) har numerisk stabilitetsanalyse blitt utført. I den sammenhengen er det blitt benyttet shear strength reduction i Itasca’s Universal Distinct Element Code (UDEC) og Rocscience’s RS2. Blokkmodellering av Q-verdi i Sentralbruddet har identifisert ingen bergmekaniske utfordringer som truer totalstabiliteten for endelig planlagt dagbruddsvegg. Store deler av bergmassen i dagbruddet er klassifisert med Q-verdi i området [10.0, 100.0] og ansees som god til veldig god kvalitet. Gjennom kinematisk analyse er bøyelig og blokkutvelting identifisert som dominerende bruddmekanisme, samtidig som at kileutglidning og plan utglidning også kan inntreffe i nordlig og sørlig ende av dagbruddsområdet. For pallnivå lokalisert i granatglimmerskifer er det anbefalt å tilpasse pallfrontens fallvinkel etter bergmassens foliasjon på omtrent 87˚. Resterende pallnivå anbefales å tilrettelegge pallvinkel i området [70˚,74˚]. Basert på numeriske stabilitetsanalyser er det konkludert med optimalisert totalvinkel for ulike geotekniske domener varierer i området [38˚, 72˚]. Abstract The open pit of Norcem Kjøpsvik is in a situation where an optimization of the final pit slope is of interest. The aim of this thesis is to examine the bench scale and overall stability conditions based on kinematic analysis, 3D-modelling of Q-value and numerical stability analysis. This should result in an identification of any potential rock mechanical challenges, failure modes and measures to increase the stability. In addition, a recommendation of an overall slope angle should be given to all geotechnical domains in the open pit. Structure – from – Motion photogrammetry has been conducted in certain parts of the open pit and established the base for a performed digital mapping of joints. The result of the mapping is presented in Rocscience’s Dips 7.0. By using kinematic analysis, potential failure modes on bench scale has been identified in all geotechnical domains. Dips 7.0 has been conducted for this task. With information of Q-logged drill cores from Norcem Kjøpsvik, a 3D-model has been created in LeapFrog Geo 4.5 by applying ordinary kriging. The rock mass quality in the model is classified according to the Q-system before a stability assessment is conducted. Based on information about rock properties, rock stress measurements, orientation of joint sets, Rock Quality Designation (RQD), Joint Compressive Strength (JCS), Joint Roughness Coeffisient (JRC) and Geological Strength Index (GSI) numerical stability assessments have been done. In this context the method of shear strength reduction has been performed through Itasca’s Universal Distinct Element Code (UDEC) and Rocscience’s RS2. Based on 3D-modelling of Q-values, no rock mechanical challenges have been identified which threatens the planned final pits overall stability. In considerable parts of the open pit, rock mass is classified with Q-value in the interval of [10.0, 100,0] and the quality is considered as good to very good. Through kinematic analysis, flexural and block toppling are identified as the dominating failure modes, simultaneously potential wedge and planar failure can occur in the southern and northern parts of the open pit. Bench levels located in garnet mica schist is recommended to adapt the bench face angle along the dip of foliation of about 87˚. Other bench levels are recommended to design the bench face angle in the interval of [70˚,74˚]. Through numerical stability analysis, it is concluded an optimized overall slope angle in all geotechnical domains which lies in the interval of [38˚, 72˚].