Znamionowa masa zbocza - Slope mass rating

Wskaźnik masy zbocza ( SMR ) to schemat klasyfikacji górotworu opracowany przez Manuela Romana w celu opisania wytrzymałości poszczególnych wychodni lub zboczy skalnych. System oparty jest na szerzej stosowanym schemacie RMR , który jest modyfikowany ilościowymi wytycznymi dotyczącymi współczynnika wpływu niekorzystnych orientacji stawów (np. Stawy gwałtownie wychylające się ze zbocza).

Definicja

Schematy klasyfikacji górotworu mają na celu uwzględnienie szeregu czynników wpływających na wytrzymałość i odkształcalność górotworu (np. Orientacje złączy, gęstość spękań, wytrzymałość w stanie nienaruszonym) i mogą być stosowane do ilościowego określania kompetencji odsłonięcia lub określonego materiału geologicznego. Wyniki zazwyczaj mieszczą się w zakresie od 0 do 100, przy czym 100 oznacza najbardziej kompetentną masę skalną. Termin górotwór obejmuje wpływ zarówno nienaruszonego materiału, jak i nieciągłości na ogólną wytrzymałość i zachowanie nieciągłego ośrodka skalnego. Podczas gdy osobne badanie właściwości mechanicznych nienaruszonej skały lub złączy jest stosunkowo proste, opis ich interakcji jest trudny i do tego celu dostępnych jest kilka empirycznych schematów oceny (takich jak RMR i SMR).

Obliczanie wskaźnika SMR

SMR wykorzystuje te same pierwsze pięć kategorii punktacji co RMR :

  1. Jednoosiowa wytrzymałość na ściskanie nienaruszonej skały,
  2. Oznaczenie jakości skały (lub RQD),
  3. Rozstaw fug,
  4. Wspólny stan (suma pięciu podpunktów) i
  5. Warunki wód gruntowych.

Ostatnia szósta kategoria to korekta oceny lub kara za niekorzystne ułożenie stawów, co jest szczególnie ważne przy ocenie kompetencji stoku skalnego. SMR dostarcza ilościowych wytycznych do oceny tej kary w postaci czterech podkategorii, z których trzy opisują względne nachylenie skały i geometrie zestawu połączeń, a czwarta określa metodę wydobywania zboczy. SMR odnosi się zarówno do płaskich ślizgowych, jak i przewracających się trybów awarii, początkowo nie rozważano dodatkowego przesuwania w wielu płaszczyznach połączeń. Jednak Anbalagan i wsp. dostosował oryginalną klasyfikację do trybu zniszczenia klina.

Ostateczną ocenę SMR uzyskuje się za pomocą następującego wyrażenia:

Współczynniki korygujące dla SMR. P: awaria planarna; T: awaria przewrócenia; W: uszkodzenie klina. Zmodyfikowano od i

gdzie:

  • RMR b to indeks RMR wynikający z klasyfikacji Mszy rockowej Bieniawskiego bez żadnej korekty.
  • F 1 zależy od równoległości między nieciągłością, α j (lub linią przecięcia, α i , w przypadku zniszczenia klina) a kierunkiem opadania zbocza.
  • F 2 zależy od zapadu nieciągłości (β j ) w przypadku zniszczenia płaskiego i zagłębienia , β i linii przecięcia w przypadku zniszczenia klina. Jeśli chodzi o awarię przewrócenia, parametr ten przyjmuje wartość 1,0. Ten parametr jest powiązany z prawdopodobieństwem wytrzymałości na ścinanie nieciągłości.
  • F 3 zależy od relacji między spadkiem (β s ) a spadkiem nieciągłości (β j ) (przypadki przewrócenia lub uszkodzenia powierzchni) lub zapadnięciem linii zanurzenia (β i ) (przypadek uszkodzenia klina). Parametr ten zachowuje współczynniki korygujące Bieniawskiego, które wahają się od 0 do -60 punktów i wyrażają prawdopodobieństwo wychylenia się nieciągłości na powierzchni zbocza w przypadku zniszczenia płaskiego i klina.
  • F 4 to współczynnik korygujący zależny od zastosowanej metody wykopu.

Chociaż SMR jest stosowany na całym świecie, czasami przy jego stosowaniu dochodzi do błędnych interpretacji i niedokładności. Większość zaobserwowanych niedokładności jest związana z obliczeniem pomocniczych zależności kątowych między zapadami i kierunkami zapadów nieciągłości oraz nachyleniem wymaganym do wyznaczenia współczynników F 1 , F 2 i F 3 . Pełną definicję tych zależności kątowych można znaleźć w.

Modyfikacje indeksu SMR

Tomás i in. zaproponował alternatywne funkcje ciągłe do obliczania parametrów korekcyjnych F 1 , F 2 i F 3 . Funkcje te pokazują maksymalne bezwzględne różnice z funkcjami dyskretnymi poniżej 7 punktów i znacznie zmniejszają subiektywne interpretacje. Ponadto zaproponowane funkcje rachunku współczynników korekcyjnych SMR zmniejszają wątpliwości, jaki wynik przypisać wartościom znajdującym się na granicy klasyfikacji dyskretnej.

Proponowana funkcja ciągła F 1, która najlepiej pasuje do wartości dyskretnych, to:

gdzie parametr A jest kątem utworzonym między nieciągłością a uderzeniami zbocza dla płaskich i przewróconych trybów awarii oraz kątem utworzonym między przecięciem dwóch nieciągłości (kierunek zanurzenia) a kierunkiem opadania zbocza w przypadku uszkodzenia klina. Funkcja Arcus tangens jest wyrażona w stopniach.

gdzie parametr B oznacza spadek nieciągłości w stopniach dla zniszczenia płaskiego i zagłębienie przecięcia w przypadku zniszczenia klina. Zwróć uwagę, że funkcja arcus tangens jest również wyrażona w stopniach.

gdzie C zależy od relacji między spadkiem i spadkami nieciągłości (przypadki przewrócenia lub uszkodzenia powierzchni) lub spadkiem nachylenia i zanurzeniem linii zanurzenia dla przypadku uszkodzenia klina. Funkcje Arcus tangens są wyrażone w stopniach.

Alternatywnie Tomás i wsp. zaproponowano również metodę graficzną opartą na stereograficznej reprezentacji nieciągłości i nachylenia w celu uzyskania parametrów korekcyjnych SMR (F 1 , F 2 i F 3 ). Ta metoda pozwala na łatwe uzyskanie współczynników korekcyjnych SMR dla prostego zbocza lub dla kilku praktycznych zastosowań, takich jak nachylenie infrastruktury liniowej, kopalnie odkrywkowe lub wykopy.

Czterowymiarowa wizualna analiza klasyfikacji geomechanicznej SMR, wykonana przez Tomása i wsp. za pomocą światów ciągu światy metodologii w celu zbadania, analizować i wizualizacji związku między główne parametry regulowania tej klasyfikacji geomechanicznych ujawniła, że wiele przypadków występują, jeżeli nachylenie-nieciągłości geometrycznych relacji mało wpływa na stabilność nachylenie (czyli K 1 × F 2 x F 3 ≃0), a w konsekwencji SMR można obliczyć korygując podstawowy RMR tylko współczynnikiem F 4 przy użyciu kolejnego równania z maksymalnym błędem mniejszym niż dziewięć punktów:

Te przypadki, w których wpływ geometrii zbocza i nieciągłości jest pomijalny (tj. F 1 × F 2 × F 3 ≃0) to:

a) W przypadku awarii planarnej

  • β s <β j ;
  • Wartość wyższa niż 30º i β j <20º

b) W przypadku uszkodzenia klina

  • β s <β i ;
  • Wartość wyższa niż 30º i β i ; <20 ° C) W przypadku awarii przewrócenia
  • β j <30º
  • Wartość wyższa niż 30º
  • β j + β s ≤ 120º

Gdzie β s jest kątem nachylenia, β j jest spadkiem nieciągłości, β i jest obniżeniem linii przecięcia między dwiema nieciągłościami, a A jest równoległością między nieciągłością (lub linią przecięcia dla klinów) a kierunkami spadku nachylenia.

Zaproponowano inne podejścia w celu dostosowania SMR do różnych sytuacji, takich jak wysokie nachylenia, formacje fliszowe lub nawet materiały niejednorodne.

Zastosowanie wskaźnika SMR

Indeks SMR można obliczyć za pomocą oprogramowania SMRTool typu open source , które umożliwia obliczenie SMR na podstawie danych geomechanicznych górotworu oraz orientacji zbocza i nieciągłości. To oprogramowanie zostało użyte do obliczenia wskaźnika SMR przy użyciu chmur punktów 3D.

SMRTool to oprogramowanie typu open source, które pomaga w obliczaniu współczynników korygujących SMR. Przedstawia zależność pomiędzy nachyleniem a nieciągłością w celu zrozumienia wartości tych czynników.

Niektórzy autorzy zaproponowali różne metodologie mapowania podatności na uszkodzenia w zboczach skalnych poprzez obliczanie wskaźnika SMR przy użyciu systemu informacji geograficznej (GIS).

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Romana M. (1985). Nowe oceny dostosowania do stosowania klasyfikacji Bieniawskiego na stokach. Proc. Int. Symp. na temat roli mechaniki skał: 49-53.
  2. ^ Romana M. (1995). Geomechaniczna klasyfikacja SMR do korekcji nachylenia. Proc. Int. Congress on Rock Mechanics 3: 1085-1092.
  3. ^ STMR. „STMR Servicio Tecnico de Mecanica de Rocas” . www.stmr.es (w języku hiszpańskim) . Źródło 2016-03-31 .
  4. ^ Bieniawski, ZT (1989). Inżynierskie klasyfikacje górotworu: kompletny podręcznik dla inżynierów i geologów górnictwa, inżynierii lądowej i naftowej . John Wiley & Sons. ISBN   978-0-471-60172-2 .
  5. ^ Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Ocena stabilności górotworu przy użyciu zmodyfikowanej metody SMR. W: Proceedings of 6th nat symp rock mech, Bangalore, Indie, 1992. s. 258–68.
  6. ^ Romana M. El papel de las clasificaciones geomecánicas en el estudio de la estabilidad de taludes. W: del IV Simposio Nacional sobre taludes y laderas inestables, vol. 3; 1997: 955–1011.
  7. ^ Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Ocena stabilności górotworu przy użyciu zmodyfikowanej metody SMR. W: Proceedings of 6th nat symp rock mech, Bangalore, Indie, 1992. s. 258–68
  8. ^ Pastor José Luis; Riquelme, Adrián J .; Tomás Roberto; Cano, Miguel (01.12.2019). „Wyjaśnienie parametrów znamionowych masy zbocza wspomagane przez oprogramowanie SMRTool o otwartym kodzie źródłowym”. Biuletyn Geologii Inżynierskiej i Środowiska . 78 (8): 6131–6142. doi : 10.1007 / s10064-019-01528-9 . hdl : 10045/99191 . ISSN   1435-9537 .
  9. ^ Tomás R .; Delgado, J .; Serón, JB (2007-10-01). „Modyfikacja znamionowej masy nachylenia (SMR) za pomocą funkcji ciągłych”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences . 44 (7): 1062–1069. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2007.02.004 .
  10. ^ Tomás R .; Cuenca, A .; Cano, M .; García-Barba, J. (2012-01-04). „Graficzne podejście do wskaźnika masy nachylenia (SMR)”. Geologia inżynierska . 124 : 67–76. doi : 10.1016 / j.enggeo.2011.10.004 .
  11. ^ Tomás R .; Valdes-Abellan, J .; Tenza-Abril, AJ; Cano, M. (2012-07-01). „Nowy wgląd w klasyfikację geomechaniczną wskaźnika masy zbocza dzięki czterowymiarowej wizualizacji”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences . 53 : 64–69. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2012.04.002 .
  12. ^ Romana, M., Serón, JB, Montalar, E., SMR Klasyfikacja geomechaniki: zastosowanie, doświadczenie i walidacja ISRM 2003 - Mapa drogowa technologii dla mechaniki skał, Południowoafrykański Instytut Górnictwa i Metalurgii, 2003.
  13. ^ Romana M., Tomás R., Serón, JB (2015). Klasyfikacja geomechaniki Slope Mass Rating (SMR): przegląd trzydziestoletni. Postępowanie w Kongresie ISRM 2015 - Międzynarodowe sympozjum na temat mechaniki skał, Quebec, Kanada, 10–13 maja 2015 r. ISBN   978-1-926872-25-4 , 10 s.
  14. ^ Adrián, Riquelme Guill; Roberto, Tomás Jover; Antonio, Abellán Fernández. „SMRTool (MATLAB)” . rua.ua.es . Źródło 2016-04-08 .
  15. ^ Riquelme, Adrián J .; Tomás Roberto; Abellán, Antonio (01.04.2016). „Charakterystyka zboczy skalnych poprzez klasyfikację masy zbocza z wykorzystaniem chmur punktów 3D”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences . 84 : 165–176. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2015.12.008 . hdl : 10045/52313 .
  16. ^ Irigaray, C., Fernández, T. & Chacón, J. Wstępna ocena podatności na zbocza skał przy użyciu GIS i klasyfikacji SMR. Natural Hazards, 30, 309-324, doi: 10.1023 / B: NHAZ.0000007178.44617.c6.
  17. ^ Tomás R., Cano, M., Cañaveras, JC :, Cuenca, A., Delgado, J., Estévez, A., Pina, JA, Nuevas funciones continuas para el cálculo del Slope Mass Rating (SMR): aplicación mediante un sistema de información geográfica a los taludes rocosos de una cantera. Revista de la Sociedad Geológica de España, 19, 87–97, 2006
  18. ^ Yilmaz, I., Marschalko, M., Yildirim, M., Dereli, E. & Bednarik, M. 2012. Mapy kinematycznej niestabilności zbocza i wskaźnika masy zbocza opartej na systemie GIS: zastosowanie do trasy kolejowej w Sivas ( Indyk). Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 71, 351-357, doi: 10.1007 / s10064-011-0384-5.