Reduktion av markvibrationer vid sprängning i bergtäkter

Pilotprojekt: Vibrationsdämpande metamaterial (markfilter) för reduktion av markvibrationer vid sprängning i bergtäkter har nu avslutats.

Swerock fick år 2014 finansiering till projektet Pilotprojekt: Vibrationsdämpande metamaterial (markfilter) för reduktion av markvibrationer vid sprängning i bergtäkter beviljade av SBUF. Arbetet utfördes mars 2014 – november 2015. I projektet ingick representanter från BEF (Bergsprängnings Entreprenörernas Förening), Voglers, Akustikverkstan, Migmatit Geologisk Konsultbyrå, Teknisk akustik på Chalmers tekniska högskola, NCC, Impakt Geofysik, LTH, KTH, Nitro Consult och Skanska.

Syftet med projektet var att under kontrollerade förhållanden göra ett pilotprojekt för att utvärdera hur väl metoden med metamaterial (markfilter) fungerar för att sänka markvibrationsnivåerna invid bostäder vid sprängning i bergtäkter. Markfiltret tillverkas genom att borrhål borras framför det hus som ska avskärmas. Såväl praktiska försök som vetenskapliga studier har tidigare visat att metoden fungerar i andra sammanhang, både vid undervattningssprängning och i jordlager. Metoden var dock oprövad i bergtäktssammanhang. Metoden överensstämmer med den som används vid seismisk maskering, det vill säga vågorna från sprängningen reflekteras bakåt av markfiltret. Försöken genomfördes i Swerocks täkt Styvinge och i NCCs täkt Glimmingen.

De utförda provningarna visar på att det finns möjligheter att dämpa markvibrationer genom att skapa ett metamaterial som består av luftfyllda hål borrade i berg. Störst effekt får man om man kan skapa tillräckligt stora hål jämfört med vibrationens våglängd. Genom att välja rätt geometri, det vill säga håldiameter och borrplan, kan man välja vilka frekvenser där vibrationen ska reduceras.

I de praktiska försöken som genomfördes i detta projekt visade det sig att man kan simulera stora hål genom att borra mindre hål tätt samman inom en cirkel. Detta är ett mycket viktigt resultat då de relevanta våglängder i bergtäktsammanhang är långa, vilket kräver stora håldiametrar. De simulerade stora hålen i Glimmingen visade på en potentiell dämpning av vertikala vibrationshastigheter med omkring 50 % i frekvensbanden 100-125 Hz. Detta är stora sänkningar som bör undersökas vidare om de kan realiseras praktiskt vid befintlig bergtäkt. Vid bostäder som ligger nära bergtäkter är det vanligt att vibrationshastigheterna har högst värden vid cirka 30 – 40 Hz, vilket medför att de simulerade hålen skall vara 2 – 3 gånger större än de som borrades i Glimmingen. Detta medför grupperingar av borrhål inom cirklar som är omkring 3 m i diameter.

Vidare visade de praktiska försöken att effektiviteten av ett sådant filter måste utvärderas med mätningar i samma punkter före och efter ett filter har konstruerats. Annars finns risk att filtrets effektivitet utvärderas felaktigt. Innan metoden med markfilter av borrhål kan användas som ett praktiskt hjälpmedel att minska markvibrationer kring bergtäkter behöver dock ett designverktyg skapas som kan hantera alla platsspecifika variabler.

För mer information, kontakta:

Monica Almefelt Soldinger, 0733-84 93 93

Chef Råmaterialförsörjning Grus & Berg, Swerock