search query: @instructor Siren, Topias / total: 10
reference: 10 / 10
« previous | next »
Author:Rantanen, Tuomas
Title:Effect of overcoring induced heat on LVDT stress measurements
Publication type:Master's thesis
Publication year:2013
Pages:71      Language:   eng
Department/School:Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos
Main subject:Kalliorakentaminen   (Rak-32)
Supervisor:Rinne, Mikael
Instructor:Siren, Topias
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto     | Archive
Keywords:overcoring
rock stress
heat
jännitystilamittaus
lämpövaikutus
irtikairaus
Abstract (eng): A new over coring based rock stress measuring device called LVDT-cell has been developed for Posiva Oy.
LVDT-cell measures radial deformation of a rock cylinder due to release of stresses as it is over cored.

Over coring based rock stress measuring methods are susceptible to temperature effects.
This work is focused on measuring the temperature field during and after the over coring and evaluating the magnitude of radial displacement caused by thermal expansion of the over cored rock cylinder using numerical simulation.

Temperature field was measured from pilot hole wall surface from 20 measuring points with a specially constructed device.
In three tests eight additional sensors were installed in front of advancing over coring drill bit from angled drill holes.
These sensors were used to measure over coring induced heat from the rock right under the over coring drill bit.

Total of seven over coring tests were done in two different rock types at variable depths from tunnel wall.
Tested rock types were veined gneiss (VGN) and pegmatitic granite (PGR).
Measured maximum temperature increase on the pilot hole wall varied from 3.7 °C (VGN) to 14.5 °C (PGR).
In both rock types the rock cylinder cooled to ambient temperature in about six hours.
Sensors located deeper in the pilot hole measured higher maximum temperatures in tests performed in VGN.

Numerical simulations were divided to thermal simulation and coupled thermo-mechanical simulation.
Thermal simulation was used to develop a transient heating power model of the over coring process.
This model was then used in coupled simulation to assess the magnitude of radial displacement of the rock cylinder during over coring.

Results of the numerical simulations indicate maximum radial displacement of 3.57 µm for over coring performed in VGN and 9.84 µm for over coring performed in PGR.
Difference is explained by larger heat production in PGR.
According to simulations, it is suggested to not take final readings from LVDT-cell until after four hours of cooling time if the results are not to be temperature corrected.

It is also concluded, that as the LVDT-cell is equipped with a temperature sensor, temperature and displacement data could be used to compensate for the temperature effects.
This way it could be possible to retrieve the LVDT-cell from the pilot hole as early as an hour after the over coring.
Abstract (fin): Posiva Oy on kehittänyt irtikairaukseen perustuvan kallion jännitystilamittauslaitteen.
Tämä LVDT-kenno mittaa kivisylinterin radiaalisia muodonmuutoksia kun siinä olevat jännitykset purkautuvat irtikairauksen seurauksena.

Irtikairausmenetelmät ovat alttiita kairauksen yhteydessä syntyville lämpövaikutuksille.
Tässä työssä on keskitytty mittaamaan irtikairauksen aiheuttama lämpötilakenttä kivisylinterissä, sekä arvioitu lämpölaajenemisen aiheuttamia radiaalisiirtymiä numeerisen mallinnuksen avulla.

Lämpötilaa mitattiin irtikairauksen aikana ja sen jälkeen 20 mittapisteestä, diplomityön yhteydessä erityisesti tähän tarkoitukseen suunnitellulla ja rakennetulla mittalaitteella.
Osassa kokeita mitattiin myös lämpötila kivestä välittömästi kairaterän edessä vinoihin porareikiin asennetuilla lämpötila-antureilla.

Työssä tehtiin seitsemän irtikairauskoetta kahdessa eri kivilajissa vaihtelevilla syvyyksillä.
Testatut kivilajit olivat juonigneissi (VGN) ja pegmatiittinen graniitti (PGR).
Mitatut lämpötilannousut vaihtelivat maksimissaan välillä 3.7 °C (VGN) - 14.5 °C (PGR).
Molemmissa kivilajeissa kivisylinterin jäähtyminen ympäristön lämpötilaan kesti noin kuusi tuntia irtikairauksen suorittamisesta.
Syvemmällä sijaitsevien lämpötila-antureiden havaittiin mittaavaan korkeampia maksimiarvoja lämpötilannousulle.

Numeerinen mallinnus jaettiin lämpömallinnukseen ja yhdistettyyn lämpö- ja mekaaniseen mallinnukseen.
Lämpömallinnuksen avulla luotiin ylikairausta vastaava ajasta riippuva lämpötilamälli.
Tätä mallia käytettiin yhdistetyssä mallinnuksessa irtikairauksen aiheuttamien lämpötilasta riippuvien radiaalisiirtymien suuruuden arviointiin.

Mallinnuksen tulokset osoittavat radiaalisiirtymän olevan maksimissaan 3.57 µm juonigneississä suoritetussa irtikairauksessa, sekä 9.84 µm graniitissa suoritetussa irtikairauksessa.
Tulosten perusteella on suositeltavaa mitata LVDT-kennolla vähintään neljä tuntia irtikairauksen jälkeen jotta voidaan varmistua tulosten olevan riippumattomia lämpötilavaikutuksista.

Lisäksi todettiin, että koska LVDT-kenno on varustettu lämpötila-anturilla, voisi mitatun lämpötila- ja siirtymätiedon avulla kompensoida lämpötilavaikutuksia.
Näin ollen mittauksen voisi lopettaa jopa alle tunnin kuluttua irtikairauksen suorittamisesta.
ED:2013-09-24
INSSI record number: 47240
+ add basket
« previous | next »
INSSI