Spiling is a pre-support method in tunnelling through weak and highly fractured rock masses, whose design is still largely based on conservative, project specific, engineering judgement. This thesis investigates the relationship between the minimum block size that can be supported by pipe spiles based on the spile spacing, and how this is influenced by the friction angle at the spile to rock mass interface. A physical model of a tunnel roof in scale 1:5 was made to observe in which cases progressive failure is initiated by sudden removal of material underneath the umbrella arch. The custom steel box has dimensions 0.7 x 0.7 x 0.6 m and is equipped with plexiglas viewing windows and removable base plate. Block size, spile spacing, and interface were systematically varied using makadam mixes of four different gradations, three spile spacings, and two interfaces to represent different friction angles. As expected, stability decreases with smaller block sizes to higher spilespacing. The critical ratio where the system becomes unstable was identified at a spile spacing to block size ratio of approximately 3, which corresponds to current empirical rules of thumb used in industry. Increasing the interface friction angle shifted the stability boundary higher. The most limiting aspect of this model is using highly fractured makadam to model highly jointed rock mass, since grain shape and makadam porosity decrease arch stability.

Spiling är en metod för temporär förstärkning vid tunneldrivning genom svaghetszoner, vars utformning fortfarande till stor del baseras på konservativa ingenjörsmässiga bedömningar för varje specifikt projekt. Detta examensarbete undersöker hur den minsta blockstorleken som kan stödjas av spilingrör beror på CC avståndet mellan rören, och hur detta förhållande påverkas av friktionsvinkeln i gränssnittet däremellan. Ett fysiskt modellexperiment av ett tunneltak, ungefärlig skala 1:5, har utformats för att simulera plötsligt bortfall av bergmaterial under spilingskärmen. När botten ur den specialbyggda lådan, mått 0,7 x 0,7 x 0,6 m, dras bort kan observationer göras gällande i vilka fall som progressivt brott (progressive failure) har initieras. Blockstorlek, spilingavstånd och friktionsvinkel i gränssnittet varierades systematiskt genom nyttjande av fyra olika graderingar makadam, tre olika plexiglasfönster med förborrade rörhål, och två ytskikt på rören för att generera olika friktionsvinklar. Som förväntat minskar stabiliteten när förhållandet mellan blockstorlek till röravstånd ökar. Gränsen för förhållandet där systemet blir instabilt sågs vara ungefär 3, vilket motsvarar nuvarande empiriska tumregel som används inom industrin. Genom att öka friktionsvinkeln i gränssnittet blev den kritiska stabilitetsgränsen ännu högre. Den mest begränsande faktorn för denna fysiska modelleringen har varit användandet av makadam istället för sprucken bergmassa, då formen för enskilda korn samt makadamens porositet stör makadamkornens förmåga att låsa sig i stabila valv.