Bergspänning

Bergspänning, eller rock stress, är den inre kraft per ytenhet som verkar i en bergmassa. Den uppstår när bergmassor utsätts för yttre belastningar som tectoniska krafterna, gravitation, temperaturskillnader och kemiska förändringar. Spänningen kan vara riktad i olika riktningar och antas ofta som tre huvudkomponenter: sigma1 (den största komposits inrikning), sigma2 och sigma3. Denna spänningssituation lagras i bergmassan och kan variera avsevärt med djup, bergartstyp och geologisk historia.

Orsaker och fördelning av bergspänning varierar. Tectoniska krafters kollaps eller kompression mellan plattor skapar generellt över- eller undertryck i bergmassan. Lasta från överliggande berg, avlastning av ytor, termisk kontraktion vid nedkylning och kemisk alteration kan skapa lokala variationer. Spänningen blir särskilt betydelsefull nära förkastningar, skjuvzoner och i områden med betydande inblick eller utbuktning i bergmassan.

Mätning och bedömning av bergspänning görs ofta med in-situ-test och borehöljestudier. Vanliga metoder inkluderar hydraulisk spräckning, överkobning och flat jack-test, samt undersökningar av borrhålsbrott, belysta borrhålsbilder och mikroseismik. Modernt arbete kombinerar geofysiska tekniker med jordmassa-modeller för att uppskatta primär- och sekundärspänningar, riktning och obehagliga zoner.

Betydelsen av bergspänning i ingenjörsprojekt är stor. Hög inre spänning kan leda till sprickbildning, bergsklippning, spalling och jordmassa som rör sig eller kollapsar, vilket påverkar tunnlar, gruvor och bergkonstruktioner. Design av bergstöd och gruvdrift sprängningar baseras ofta på lokal spänningsinformations modellering och riskbedömningar. Bergspänning är därmed centralt för geoteknisk planering och säker drift.