2. Charakteryzacja masywu skalnego - stan obecny

Występujące w górotworze struktury dyskretne takie jak bloki oraz układy pojedynczych lub wielokrotnych spękań powodują, że parametry mechaniczne wyznaczone dla próbek skalnych nie mogą być reprezentatywne dla masywu skalnego. Określenia zastępczych (efektywnych) parametrów mechanicznych dla masywu skalnego traktowanego jako ośrodek jednorodny dokonuje się, w praktyce inżynierskiej, przez tzw. ocenę jakościową masywu skalnego. Ocena ta, wyznaczana według jednej z istniejących klasyfikacji geomechanicznych, otrzymywana jest poprzez przypisanie poszczególnym składnikom tworzącym masyw skalny odpowiednich wartości liczbowych, które następnie determinują określoną wartość tzw. wskaźnika geomechanicznego. Wartość tego wskaźnika pozwala następnie: zaszeregować analizowany górotwór do odpowiedniej klasy, oszacować jego zastępcze parametry mechaniczne oraz dokonać wstępnego doboru obudowy wyrobiska podziemnego.

Wyznaczenie wartości parametrów efektywnych, wykorzystując taką procedurę, jest stosunkowo łatwe. Definiują je, w każdej klasyfikacji geomechanicznej, odpowiednie zależności empiryczne będące funkcją wskaźnika geomechanicznego a sformułowane w oparciu o doświadczenie zdobyte w czasie budowy dużej liczby obiektów podziemnych.

W ostatnim czasie, przy projektowaniu zabezpieczeń wyrobisk podziemnych, coraz częściej masyw skalny traktuje się a priori jako ośrodek dyskretny, np.: jako ośrodek blokowy - teoria bloków [101], metoda elementów odrębnych [102,103]. W tym przypadku, oprócz parametrów mechanicznych wyznaczonych dla próbek skalnych reprezentujących parametry materiału bloku, konieczna jest również znajomość parametrów mechanicznych nieciągłości - parametrów kontaktu oraz ich rozmieszczenie: odstępy między spękaniami i ich kierunki.

W niniejszym rozdziale omówiono podstawowe klasyfikacje geomechaniczne stosowane w praktyce inżynierskiej oraz przedstawiono odpowiednie zależności empiryczne określające efektywne parametry masywu skalnego. Zaprezentowano również, w dalszej części tego rozdziału, stosowane obecnie metody oceny parametrów spękań oraz związki konstytutywne dla kontaktu.

2.1. Ocena jakościowa masywu skalnego:

klasyfikacje geomechaniczne

Klasyfikacje geomechaniczne stanowią jedno z ważniejszych narzędzi wykorzystywanych w procesie projektowania inżynierskich obiektów podziemnych. Pozwalają, na podstawie prostych badań i obserwacji, dokonać wstępnej oceny jakościowej masywu skalnego oraz dobrać (w sposób zgrubny) wartości jego parametrów mechanicznych: sprężystości oraz wytrzymałości. Oparte są na doświadczeniu zdobytym z budowy bardzo wielu obiektów podziemnych, na przykład klasyfikacja Q bazuje na doświadczeniu z budowy 212 tuneli [9].

W niniejszym rozdziale przedstawiono i omówiono, z ponad dwudziestu istniejących [10], cztery najczęściej używane klasyfikacje geomechaniczne, tj.: RQD, Q, RMR i GSI. Zaprezentowano również istniejące korelacje pomiędzy ich ocenami oraz sposoby wyznaczania parametrów mechanicznych górotworu.

2.1.1. Klasyfikacja RQD (Rock Quality Designation)

RQD (Rock Quality Designation) jest wskaźnikiem oceny jakości masywu skalnego wprowadzonym w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych przez Deere i Millera [9, 11] i jest bardzo uproszczoną miarą rozkładu spękań. Określa się go na podstawie odwiertów o średnicy powyżej 54 mm. Wartość tego wskaźnika wyraża procentowy udział długości rdzenia, w którym odległości między spękaniami są nie mniejsze niż 10cm, do jego długości całkowitej. Na przykład, dla rdzenia przedstawionego na rysunku 2.1, wartość RQD jest równa:

(2.1)

Rys 2.1. Sposób określania wartości wskaźnika RQD ([9]).

Wskaźnik RQD można opcjonalnie określać na podstawie obserwacji bezpośredniej masywu skalnego (np. w istniejącym wyrobisku) wykorzystując następującą zależność ustaloną przez Palmströmea [9, 12], tj.:

(2.2)

gdzie:
-liczba spękań przypadających na 1m³ i wyznaczana jako suma liczby spękań na metr dla każdej z istniejących rodzin spękań. Jeśli
jest mniejsze niż 4,5 wtedy należy przyjmować RQD równe 100%.

Klasyfikacja RQD nie jest zazwyczaj stosowana samodzielnie do oceny jakości masywu skalnego. Sam wskaźnik jest natomiast wykorzystywany zarówno w klasyfikacji Q jak i RMR. W zależności od wartości wskaźnika RQD masyw skalny dzieli się na pięć klas, tj.: bardzo dobra, dobra, średnia, zła i bardzo zła (patrz tabela 2.1).

Tabela 2.1. Klasyfikacja RQD (wg [9])

Klasa masywu	RQD	Klasa jakości masywu skalnego
1	90÷100	Bardzo dobra
2	75÷90	Dobra
3	50÷75	Średnia
4	25÷50	Zła
5	0÷25	Bardzo zła

2.1.2 Klasyfikacja Q (Quality Index) Bartona

Wskaźnik jakości Q (Quality index) zaproponowany został przez pracowników Norweskiego Instytutu Geotechniki: Bartona, Liena i Lundego. Ten system klasyfikacji masywów skalnych jest ich oceną ilościową i polega na liczbowym oszacowaniu jakości masywu skalnego poprzez przypisanie mu określonej wartości wskaźnika Q, biorąc pod uwagę następujące czynniki, tj.:

• wskaźnik RQD,

• liczba grup spękań,

• chropowatość najbardziej niekorzystnych dla masywu skalnego spękań bądź nieciągłości,

• stopień zwietrzenia lub rodzaj wypełnienia w najsłabszych szczelinach,

• napływ wody,

• istniejący stan naprężenia.

Ostateczną wartość wskaźnika Q określa się z zależności:

(2.3)

gdzie:

- wskaźnik stopnia spękań (uwzględnia ilość spękań i przyjmuje wartości z przedziału 0,5÷20,0),

- wskaźnik szorstkości (uwzględnia szorstkość, rodzaj wypełnienia i ciągłość występujących w masywie nieciągłości; przyjmuje wartości z przedziału 0,5÷4,0),

- wskaźnik zwietrzenia powierzchni nieciągłości (przyjmuje wartości z przedziału 0,75÷20,0),

- wskaźnik redukcyjny (uwzględnia występowanie wody w masywie skalnym; przyjmuje wartości z przedziału 0,05÷1,0),

- (ang. Stress Reduction Factor) współczynnik uwzględniający istniejący w masywie stan naprężenia (przyjmuje wartości z przedziału 0,5÷20,0).

Forma równania (2.3) wskazuje, że każdy z tych trzech ilorazów ma równą wagę przy określaniu wskaźnika Q. Pierwszy iloraz tworzą parametry: J_n i RQD będące miarą gęstości i rozkładu spękań. Następny iloraz stanowią parametry: J_r i J_a informujące o stanie powierzchni nieciągłości. Wreszcie ostatni iloraz uwzględnia wpływ wody i stan naprężenia skały i jest pewną miarą jej stanu wytężenia. Wartości parametrów:
,
,
,
i
przyporządkowuje się wykorzystując, przedsta-wione poniżej, tabele: 2.2-2.6. Dodatkowo, zgodnie z zaleceniami autorów tego systemu klasyfikacji, w przypadku gdy RQD<10 wtedy do wyznaczenia wartości Q należy podstawić RQD=10.

Tabela 2.2. Współczynnik stopnia spękań J_n (wg [9])

Opis	Jn
Skała zwięzła	0,5÷1,0
1 rodzina spękań	2,0
1 rodzina spękań + inne okazjonalnie	3,0
2 rodziny spękań	4,0
2 rodziny spękań + inne okazjonalnie	6,0
3 rodziny spękań	9,0
3 rodziny spękań + inne okazjonalnie	12,0
4 lub więcej rodzin spękań, masyw bardzo spękany	15,0
Masyw bardzo zniszczony	20,0

Uwagi:

Przy wyznaczaniu wskaźnika Q należy przyjmować:

• 3,0 x J_n - dla skrzyżowań

• 2,0 x J_n - dla portali

Tabela 2.3. Współczynnik szorstkości J_r (wg [9])

Opis	Jr
Spękania z wypełnieniem	1,0
Spękania nieciągłe	4,0
Spękania sfałdowane, szorstkie bądź nieregularne	3,0
Spękania sfałdowane, mało szorstkie	2,0
Spękania płaskie, szorstkie bądź nieregularne	1,5
Spękania sfałdowane, gładkie	1,5
Spękania płaskie, mało szorstkie	1,0
Spękania płaskie, gładkie	0,5

Uwagi:

Do wartości wskaźnika szorstkości należy dodać 1,0 w przypadku gdy średnia odległość pomiędzy spękaniami jest większa niż 3m

Tabela 2.4. Współczynnik stopnia zwietrzenia J_a (wg [9])

Opis	Ja	φr [˚]
Spękania o powierzchniach twardych, nie zwietrzałych	0,75	25÷35
Nie zwietrzałe spękania, jedynie trochę zabrudzone	1,0	25÷35
Lekko zwietrzałe z twardym wypełnieniem	2,0	25÷30
Zwietrzelina ilasto-piaszczysta	3,0	20÷25
Z wypełnieniem miękkim typu mika, talk, gips, z małą ilością pęczniejących glin	4,0	8÷16
Z wypełnieniem piaszczystym	4,0	25÷30
Wypełnienie mocno skonsolidowanymi, twardymi glinami (grubość < 5mm)	6,0	16÷24
Z wypełnieniem ilastym średnio lub słabo skonsolidowanym (grubość < 5mm)	8,0	12÷16
Z wypełnieniem ilastym pęczniejącym	8,0÷12,0	6÷12
Strefy z rozdrobnionymi, zgniecionymi glinami bądź skałami	6,0÷12,0	6÷24
Strefy z wypełnieniem ilasto-piaszczystym, drobne cząstki gliny	5,0
Grube ciągłe strefy wypełnione gliną	10,0÷20,0	6÷24

Tabela 2.5. Współczynnik redukcyjny J_w (wg [9])

Opis	wartość ciśnienia wody [kg/cm^2]	Jw
Wyrobisko suche lub z dopływem < 5 l/min, lokalnie	< 1,0	1,0
Dopływ średni z wymywaniem niektórych spękań	1,0÷2,5	0,66
Dopływ duży przez szczeliny czyste	2,5÷10,0	0,50
Dopływ duży z wymywaniem wypełnienia szczelin	2,5÷10,0	0,33
Duży dopływ początkowy malejący z czasem	> 10,0	0,2÷0,1
Duży dopływ stały w czasie	> 10,0	0,1÷0,05

Tabela 2.6. Współczynnik SRF (wg [9])

Opis		SRF
Skały osłabione	Znaczna ilość stref osłabionych lub skały zniszczone chemicznie, dowolny nadkład	10,0
		Lokalne strefy osłabione, z iłem lub skałami zniszczonymi chemicznie (nadkład ≤ 50m)	5,0
		Lokalne strefy osłabione, z iłem lub skałami zniszczonymi chemicznie (nadkład ≥ 50m)	2,5
		Duża ilość stref poślizgu w skale zwięzłej, dowolny nadkład	7,5
		Wydzielone strefy poślizgu w skale zwięzłej (nadkład ≤ 50m)	5,0
		Wydzielone strefy poślizgu w skale zwięzłej (nadkład ≥ 50m)	2,5
		Górotwór o strukturze blokowej, bardzo spękany, dowolny nadkład	5,0
	Skały zwięzłe	Miąższość nadkładu mała i	2,5
		Miąższość nadkładu średnia i	1,0
		Miąższość nadkładu duża i	0,5÷2,0
	Górotwór rozsadzany (ang. Burst)	Wywierający średnie ciśnienie	5÷10
		Wywierający duże ciśnienie	10÷20
	Górotwór wypiętrzający (ang. Squeezing)	Wywierający średnie ciśnienie	5÷10
		Wywierający duże ciśnienie	10÷20
	Górotwór pęczniejący (ang. Swelling)	O średnim ciśnieniu pęcznienia	5÷10
		O dużym ciśnieniu pęcznienia	10÷15

Uwagi:
i
oznaczają odpowiednio wytrzymałość skały na jednoosiowe ściskani oraz rozciąganie.

Dla bardzo anizotropowego pola naprężenia tzn. gdy pomierzone wartości naprężeń głównych spełniają warunek
należy wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie zredukować o 20%, natomiast w przypadku gdy stosunek ten jest wyższy niż 10 należy parametry wytrzymałościowe zredukować o 40%.

Mając wyznaczoną, dla określonego masywu skalnego, wartość Q można dokonać: oceny jakościowej górotworu (tabela 2.7), oszacowania jego efektywnych parametrów mechanicznych (zobacz punkt 2.1.6.1 niniejszej pracy) oraz dobrać (wstępnie) obudowę konieczną do zabezpieczenia wyrobiska wykonywanego w tym górotworze (punkt 2.1.6.2).

Tabela 2.7. Wskaźnik jakości Q (wg [9])

Klasa	Wartość Q	Rodzaj masywu
1	0,001÷0,01	Wyjątkowo zły
2	0,01÷0,10	Szczególnie zły
3	0,10÷1,0	Bardzo zły
4	1,0÷4,0	Zły
5	4,0÷10,0	Średni
6	10,0÷40,0	Dobry
7	40,0÷100,0	Bardzo dobry
8	100,0÷400,0	Szczególnie dobry
9	400,0÷1000,0	Wyjątkowo dobry

2.1.3 Klasyfikacja RMR (Rock Mass Rating) Bieniawskiego

Klasyfikacja ta zaproponowana została przez Bieniawskiego i jest to tzw. ocena punktowa masywu skalnego reprezentowana przez wartość wskaźnika RMR (ang. Rock Mass Rating) [9]. Wykorzystuje ona parametry trzech składników tworzących wielostopniową strukturę blokowo-spękanego masywu skalnego tj. parametry: matrycy skalnej, elementów przestrzennych i elementów płaskich. Parametry skały (matrycy skalnej) uwzględniane są poprzez pomierzoną wytrzymałość próbek na jednoosiowe ściskanie. Parametry elementów przestrzennych (struktury blokowej) uwzględniane są poprzez wartość wskaźnika RQD (jak w klasyfikacji Q) oraz pomiar rozstawu spękań. Dodatkowo uwzględniana jest orientacja występujących w masywie płaszczyzn nieciągłości w stosunku do kierunku osi wyrobiska. Nie jest to parametr określający istniejącą w górotworze strukturę przestrzenną nieciągłości, lecz jedynie jej wpływ na projektowany obiekt podziemny, pozwalając projektantowi na wybranie optymalnego kierunku projektowanej budowli. Parametry elementów płaskich uwzględniane są poprzez określenie stanu spękań oraz warunków hydrologicznych występujących w masywie.

Wartość wskaźnika RMR przydzielaną masywowi skalnemu determinuje następujących sześć parametrów (tabela 2.8), tj.:

• wytrzymałość matrycy skalnej (próbki skalnej),

• wskaźnik RQD,

• rozstaw nieciągłości (częstotliwość ich występowania),

• stan spękań,

• warunki hydrogeologiczne,

• orientacja kierunków płaszczyzn nieciągłości w stosunku do kierunku osi wyrobiska.

Procedura określania wartości wskaźnika RMR jest bardzo prosta. Jest on sumą punktów określonych na podstawie tych pięciu parametrów (tabela 2.8) oraz korekty wynikającej z orientacji spękań (tabela 2.9 oraz tabela 2.10).

Tabela 2.8 Parametry klasyfikacji i ich waga (wg [9])

Parametr		Skala wartości
Matryca	Wytrzymałość punktowa* [MPa]	> 10,0	4,0÷10,0	2,0÷4,0	1,0÷2,0	Dla tych skał należy przeprowadzić badanie na jednoosiowe ściskanie
		Wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie [MPa]	> 250	100,0÷250,0	50,0÷100,0	25,0÷50,0	5÷25	1÷5	<1
Waga [punkty]		15	12	7	4	2	1	0
RQD [%]		90÷100	75÷90	50÷75	25÷50	< 25
Waga [punkty]		20	17	13	8	3
Rozstaw spękań [m]		> 2	0,6÷2,0	0,2÷0,6	0,06÷0,2	< 0,06
Waga [punkty]		20	15	10	8	5
Stan spękań i nieciągłości		Bardzo szorstkie nieciągłe, zamknięte, powierzchnie twarde	Lekko szorstkie rozwarcie <1mm powierzchnie twarde	Lekko szorstkie rozwarcie < 1mm powierzchnie miękkie	Gładkie lub żłobione <5mm, lub otwarte 1÷5mm ciągłe	Miękkie, żłobione lub otwarte >5mm
Waga [punkty]		30	25	20	10	0
Woda	Dopływ na m.b. tunelu [l/min]	Brak dopływu	< 10	10÷25	25÷125	>125
		Ciśnienie wody [kG/cm^2]	0	<0,1	0,1÷0,2	0,2÷0,5	> 0,5
		Warunki ogólne	Całkowicie sucho	Wilgotno	Mokro	Woda kapiąca	Woda płynąca
Waga [punkty]		15	10	7	4	0

*Wytrzymałość punktowa określana jest poprzez próbę wciskania stożków w 50mm próbkę matrycy skalnej.

W zależności od wartości wskaźnika RMR masyw skalny klasyfikowany jest jako: bardzo dobry, dobry, średni, zły lub bardzo zły (tabela 2.11). Należy jednak pamiętać, aby stosować wartość wskaźnika RMR a nie przyporządkowane mu odpowiednie klasy masywu skalnego. Wynika to z faktu, iż masyw skalny opisany jako „średni” tzn. zaklasyfikowany do klasy III charakteryzuje wartość RMR w przedziale 41 ÷ 60. Wartościom tym odpowiadają różne wartości parametrów mechanicznych masywu skalnego (zobacz punkt 2.1.6.1) jak również różne czasy stateczności stropu (punkt 2.1.6.2). Na przykład czas stateczności stropu o rozpiętości 6 metrów dla masywu skalnego o RMR równym 41 wynosi około 3 godzin, natomiast dla masywu posiadającego RMR 60 - około 200 godzin. Pomimo iż obydwa masywy zakwalifikowane zostały jako „średnie” to czas stateczności stropu determinujący zarówno technologię wykonania jak i przebieg robót różni się o dwa rzędy.

Tabela 2.9 Wpływ orientacji kierunków płaszczyzn nieciągłości w stosunku do kierunku osi wyrobiska (wg [9])

Rozciągłość prostopadła do osi tunelu				Rozciągłość równoległa do osi tunelu		Niezależnie od rozciągłości
Kierunek
Zgodny		Niezgodny
Kąt upadu [˚]
45÷90	20÷45	45÷90	20÷45	45÷90	20÷45	0÷20
Bardzo korzystny	Korzystny	Przeciętny	Niekorzystny	Bardzo niekorzystny	Przeciętny	Przeciętny

Tabela 2.10 Korekta wynikająca z kierunku płaszczyzn nieciągłości (wg [9])

Kierunek rozciągłości i upadu spękań		Bardzo korzystny	Korzystny	Przeciętny	Niekorzystny	Bardzo niekorzystny
Waga [punkty]	Tunele i kopalnie	0	-2	-5	-10	-12
		Fundamenty	0	-2	-7	-15	-25
		Skarpy	0	-5	-25	-50	-60

Tabela 2.11 Określenie klasy masywu skalnego (wg [9])

Wartość całkowita RMR	100÷81	80÷61	60÷41	40÷21	<20
Klasa	I	II	III	IV	V
Opis	Bardzo dobra	Dobra	Średnia	Zła	Bardzo zła

2.1.4 Klasyfikacja GSI (Geological Strength Index)

Charakteryzacja masywu skalnego przy wykorzystaniu wskaźnika GSI (ang. Geological Strength Index) opiera się na dwóch parametrach opisujących masyw skalny tj. struktury masywu skalnego (jego blokowości) oraz stanu spękań i nieciągłości. Na podstawie tych dwóch parametrów, wykorzystując tabelę 2.12, określamy rodzaj masywu skalnego, który następnie wykorzystujemy do wyznaczenia wartości GSI z tabeli 2.13. Kombinacja tych dwóch parametrów pozwala na opisanie większości masywów skalnych, począwszy od słabo spękanych - o bardzo dobrym stanie powierzchni nieciągłości- a skończywszy na masywach mocno zdegradowanych - z dużą ilością powierzchni nieciągłości wypełnionych miękkimi cząstkami.

Stosując klasyfikację GSI należy pamiętać, aby nie być zbyt precyzyjnym podczas określania wartości tego wskaźnika, tj. odczytanie współczynnika GSI na przykład jako wartość pomiędzy 36 a 42 jest bardziej realną oceną masywu skalnego niż przyjęcie (odczytanie) wartości z nomogramu jako GSI=38. Odzwierciedla się to w zaleceniach twórców klasyfikacji, aby uzyskane wyniki nie traktować jako jedną liczbę a jedynie jako pewien określony zakres wyników, które w rzeczywistości lepiej opisują zachowanie się górotworu w obrębie projektowanego wyrobiska podziemnego.

Klasyfikacja GSI opierając się jedynie na dwóch parametrach pozwala na łatwe określenie wartości wskaźnika. Nieuwzględnianie pozostałych parametrów mających znaczny wpływ na parametry masywu skalnego powoduje jednak, że uzyskane wyniki jedynie w pewnym przybliżeniu opisują górotwór.

Tabela 2.12 Tabela pozwalająca na określenie rodzaju masywu skalnego na podstawie dwóch parametrów tj. struktury i stanu powierzchni nieciągłości (wg [13]).

Charakterystyka masywu skalnego	Stan powierzchni	Bardzo dobry Bardzo szorstkie, nie zwietrzałe powierzchnie	Dobry Szorstkie, nieznacznie zwietrzałe	Zadowalający Gładkie, umiarkowanie zwietrzałe	Słaby Bardzo gładkie, wysoce zwietrzałe powierzchnie wypełnione zwartymi warstwami lub kanciastymi cząstkami	Bardzo słabe Bardzo gładkie, wysoce zwietrzałe powierzchnie wypełnione warstwami bądź cząstkami miękkich glin
Struktura
Blokowe - bardzo dobrze zblokowany niezakłócony masyw skalny składający się z przestrzennych bloków ukształtowanych przez trzy ortogonalnie ułożone nieciągłości.		B/BD	B/D	B/Z	B/S	B/BS
Bardzo blokowe - zblokowany, częściowo zakłócony masyw skalny składający się z wielościennych bloków ukształtowanych przez cztery bądź więcej płaszczyzny nieciągłości.		BB/BD	BB/D	BB/Z	BB/S	BB/BS
Blokowe/Zakłócone - sfałdowany uformowany z wielościennych bloków przez wiele przecinających się nieciągłości		BZ/BD	BZ/D	BZ/Z	BZ/S	BZ/BS
Zdezintegrowany - kiepsko wyglądający, mocno połamany masyw skalny składający się z wielościennych bądź okrągłych kawałków skał		Z/BD	Z/D	Z/Z	Z/S	Z/BS

Uwagi:

B - blokowa struktura masywu,

BB - bardzo blokowa struktura masywu,

BZ - struktura blokowa z zakłóceniami,

Z - struktura zdezintegrowana,

BD - bardzo dobry stan powierzchni,

D - dobry stan powierzchni,

Z - zadowalający stan powierzchni,

S - słaby stan powierzchni,

BS - bardzo słaby stan powierzchni,

Użyteczność klasyfikacji GSI do oceny masywów skalnych posiadających mikrostrukturę o charakterze warstwowym zweryfikowana została na podstawie badań masywów skalnych w okolicach Aten i przedstawiona w pracy [13]. Tabela 2.13 prezentuje rozszerzony zakres stosowania klasyfikacji GSI o uwarstwione masywy skalne. Jednocześnie autorzy pracy [13] ostrzegają, że w przypadku masywów skalnych wykazujących warstwową strukturę, przy jednoczesnym dobrym i bardzo dobrym stanie powierzchni nieciągłości, ocena masywu skalnego na podstawie wskaźnika GSI nie daje zadawalających rezultatów.

Pomimo znacznych różnic w metodologii oceny masywów skalnych w klasyfikacji GSI oraz klasyfikacji RMR, według twórców GSI, masywowi skalnemu o określonej wartości wskaźnika RMR odpowiada identyczna wartość wskaźnika GSI.

Tabela 2.13 Tabela pozwalająca określić wartość wskaźnika GSI dla masywu skalnego na podstawie blokowości struktury i stanu nieciągłości (wg [13]).

2.1.5 Korelacje pomiędzy klasyfikacjami

Porównując metodologię oceny masywu skalnego omówionych wcześniej klasyfikacji jest jasne, że poza wspólnymi elementami wpływającymi na ostateczną ocenę masywu skalnego, poszczególne klasyfikacje różnią się specyficznymi parametrami uwzględnianymi przez nie do wyznaczenia wartości odpowiedniego im wskaźnika geomechanicznego. Nie można więc sformułować ścisłych związków pomiędzy poszczególnymi ocenami masywu skalnego a jedynie ich „lokalne” korelacje określone dla poszczególnych górotworów.

Pomimo znacznych różnic w metodologii oceny masywów skalnych w klasyfikacjach: GSI i RMR, masywowi skalnemu o określonej wartości wskaźnika GSI odpowiada, według twórców GSI, identyczna wartość wskaźnika RMR. Korelacje pomiędzy wskaźnikami RMR i Q przedstawione zostały, między innymi, w pracach [9,14,15]. Wszystkie te zależności to związki empiryczne obowiązujące „lokalnie” dla danego typu górotworu. Tabela 2.14 przedstawia niektóre z proponowanych w literaturze przedmiotu zależności. Liczba znanych korelacji pomiędzy wskaźnikami RMR i Q jest znacznie większa [14] i na ogół ustalana jest indywidualnie dla każdego masywu skalnego.

Tabela 2.14. Korelacje pomiędzy wartościami wskaźników RMR i Q

Zależność	Podstawa określenia zależności
RMR=9 ln Q + 44	21 obiektów w USA, Kanadzie, Australii i Europie
RMR=13.5 ln Q + 43	Tunele w Nowej Zelandii
RMR=12.5 ln Q + 55.2	Tunele w Hiszpanii
RMR=5 ln Q + 60.8	Tunele w Południowej Afryce
RMR=43.89 - 9.19 ln Q	Kopalnie, skały miękkie, Hiszpania
RMR=10.5 ln Q + 41.8	Kopalnie, skały miękkie, Hiszpania
RMR=12.11 ln Q + 50.81	Kopalnie, skały twarde, Kanada
RMR=8.7 ln Q + 38	Tunele w Kanadzie
RMR=10 ln Q + 39	Kopalnie, skały twarde, Kanada
RMR=5.9 ln Q + 43
RMR=5.4 ln Q + 55.2

Rys. 2.2. Zależność pomiędzy RMR a Q dla wybranych związków korelacyjnych.

Metodę przejścia pomiędzy wskaźnikami Q i RMR, z wykorzystaniem dwóch dodatkowych wskaźników: N i RCR, przedstawiono w pracy [15]. Liczba masywu skalnego N (rock mass number) określana jest w taki sam sposób jak wartość wskaźnika Q przy założeniu jednak, że SRF=1. RCR określany jest jak wartość wskaźnika RMR z pominięciem jednak orientacji spękań i wytrzymałości skały. Zależność pomiędzy N i RCR, również określoną empirycznie, postuluje się w formie:

RCR=8 ln N + 30 (2.4)

Wartość wskaźnika RMR na podstawie wartości wskaźnika Q z wyszczególnionymi wartościami elementów składowych uzyskujemy wykorzystując poniższą procedurę:

1. Określamy wartość N z zależności:

(2.5)

2. Wykorzystując zależność (2.4) na podstawie uzyskanej wartości N określamy wartość wskaźnika RCR,

3. Do wskaźnika RCR dodajemy (odejmujemy) punkty uzyskane na podstawie dodatkowej oceny wytrzymałości próbki skalnej, oraz kierunku płaszczyzn spękań,

4. Uzyskana wartość jest poszukiwanym wskaźnikiem RMR masywu skalnego.

Wartość wskaźnika Q na podstawie RMR, z wyszczególnionymi wartościami elementów składowych, uzyskujemy sumując punkty z RQD, wielkości i jakości spękań oraz warunków wodnych uzyskując wskaźnik RCR. Na podstawie RCR określamy N, wykorzystując równanie (2.4), który następnie dzielimy przez SRF uzyskując ostatecznie wartość wskaźnika Q.

2.1.6 Zastosowania klasyfikacji geomechanicznych

Określenie dla masywu skalnego wskaźników geomechanicznych pozwala, w konsekwencji, na określenie własności mechanicznych górotworu (punkt 2.1.6.1) oraz na stosunkowo proste oszacowanie parametrów obudowy wyrobiska podziemnego (punkt 2.1.6.2).

Z dwóch podstawowych parametrów sprężystości ekwiwalentnego ośrodka ciągłego, wpływ nieciągłości należy uwzględniać tylko dla modułu Younga. Wartość współczynnika Poissona autorzy klasyfikacji zalecają przyjmować jak dla niespękanej matrycy skalnej. Parametry wytrzymałościowe określane są, zazwyczaj, dla dwóch hipotez wytrzymałościowych tj: liniowego warunku Coulomba oraz kryterium Hoeka-Browna. To ostatnie kryterium zdefiniowane jest zależnością:

(2.6)

gdzie:
- największe efektywne naprężenie główne,
- najmniejsze efektywne naprężenie główne,
- stałe materiałowe,
- wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie wyznaczona dla próbek skalnych.

Bieniawski zaleca, w pracy [9], przyjmować dla masywu skalnego nieposiadającego nieciągłości -
, przy czym
to wartość parametru określona dla próbek skalnych przy s=s_i =1.

Dla skał słabych proponuje się wykorzystywać zmodyfikowane kryterium Hoeka-Browna, w postaci [16]:

(2.11)

gdzie:
- dodatkowa stała materiałowa,

Parametry sprężystości

Empiryczne zależności pomiędzy modułem Younga ekwiwalentnego ośrodka ciągłego a wartościami poszczególnych wskaźników geomechanicznych zestawiono w tabeli 2.15 (wg [9, 13, 17]). Jakość proponowanej w tabeli 2.15 zależności: moduł Younga - wskaźnik RMR przedstawia rysunek 2.3, gdzie zilustrowano wpisywanie się tego związku w wyniki badań doświadczalnych.

Tabela 2.15. Empiryczne zależności pomiędzy modułem Younga a wartościami wskaźników geomechanicznych

Klasyfikacja geomechaniczna
RMR		GSI	Q
RMR>50	RMR<50
[GPa]	[GPa]	[GPa]	[GPa] [GPa]

Rys. 2.3. Wykres przedstawiający korelację pomiędzy modułem Younga masywu skalnego a wartością wskaźnika RMR wg [9].

Parametry wytrzymałościowe

1. Kryterium Coulomba-Mohra

Zalecane wg klasyfikacji RMR efektywne wartości spójności oraz kąta tarcia wewnętrznego, dla różnych klas górotworu, przedstawia tabela 2.16.

Wartości w ostatnim wierszu tej tabeli wyliczone zostały przez autora niniejszej pracy wykorzystując klasyczną zależność między wartością wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie a wartościami: kąta tarcia wewnętrznego oraz spójności, tj.:

Wartość wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie wyraźnie uwidacznia różnicę między wartością tego parametru dla skały a efektywną wartością tego parametru dla masywu skalnego. Zauważmy, że masyw skalny, w którym wytrzymałość skały na jednoosiowe ściskanie
, może charakteryzować, na przykład, wartość RMR równa: 15+17+10+20+10=72 (tabela 2.8). Odpowiada to klasie II wg RMR, dla której efektywna wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie ma wartość z zakresu
(1.15÷1.93) [MPa] (tabela 2.16). Jest to więc różnica ponad dwóch rzędów między wartością tego parametru dla skały oraz masywu skalnego.

Tabela 2.16. Parametry wytrzymałościowe w zależności od klasy górotworu wg RMR

Klasa	I	II	III	IV	V
Kohezja [kPa]	> 400	300÷400	200÷300	100÷200	< 100
Kąt tarcia wewnętrznego [˚]	> 45	35÷45	25÷35	15÷25	< 15
Wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie [MPa]	> 1.93	1.15÷1.93	0.63÷1.15	0.26÷0.63	< 0.26

2. Kryterium Hoeka-Browna

Parametry m i s, kryterium Hoeka-Browna, określane wg RMR i GSI zestawiono w tabeli 2.17. W celu zilustrowania relacji: parametry skały-parametry masywu skalnego, na rysunku 2.4a przedstawiono względną wartość wytrzymałości masywu skalnego na jednoosiowe ściskanie (względem wytrzymałości dla próbki skały) w funkcji wartości wskaźników RMR oraz GSI. Wpływ wartości RMR oraz GSI na względną wartość wytrzymałości masywu skalnego jeszcze wyraźniej obrazuje wykres 2.4b gdzie, przekształcając związki z tabeli 2.17, sporządzono „kinetyki spadku” wartości względnej wytrzymałości masywu skalnego w funkcji wartości wskaźników RMR oraz GSI.

Tabela 2.17. Parametry wytrzymałościowe kryterium Hoeka-Browna

Klasyfikacja geomechaniczna
RMR		GSI
Nienaruszony masyw skalny tj. urabianie przy użyciu maszyn i niewielkich ilości materiałów wybuchowych	Naruszony masyw skalny poprzez wykorzystywane w trakcie urabiania ładunki wybuchowe	GSI>25	GSI<25

Rys. 2.4. a) Względna wartość wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie dla masywu skalnego oraz
b) kinetyka spadku tej wartości wraz ze spadkiem wartości RMR bądź GSI.

Dobór obudowy

Wartość wskaźnika określonego na podstawie klasyfikacji geomechanicznych wykorzystuje się również do określenia parametrów obudowy wyrobiska podziemnego oraz wartości obciążenia działającego na obudowę.

1. Parametry obudowy, według klasyfikacji RQD, określa tabela 2.18.

Tabela 2.18. Rodzaje obudowy w zależności od wartości wskaźnika RQD dla tuneli o średnicy od 6 do 12 m (wg [12])

Jakość skał	Metoda drążenia	Obudowa możliwa do zastosowania
				Łuki metalowe	Kotwie	Torkret
	Bardzo dobra RQD≥90	Tarczowa	Lokalnie typ lekkie h=B(0÷0,2)	Zbędne lub okazjonalnie	Zbędny lub okazjonalnie
		Konwencjonalna	Lokalnie typ lekkie h=B(0÷0,3)	Zbędne lub okazjonalnie	Zbędny lub lokalnie 5÷7,5 cm
	Dobra 75≤RQD≥90	Tarczowa	Typ lekkie co 1,5÷1,8m h=B(0÷0,2)	Lokalnie w rozstawie 1,5÷1,8m	Zbędny lub lokalnie 5÷7,5 cm
		Konwencjonalna	Typ lekkie co 1,5÷1,8m h=B(0,3÷0,6)	W rozstawie 1,5÷1,8 m	Lokalnie 5÷7,5 cm
	Średnia 50≤RQD≥75	Tarczowa	Typ lekkie lub średni co 1,5÷1,8m h=B(0,4÷1,0)	W rozstawie 1,2÷1,8 m	5÷10 cm w stropie
		Konwencjonalna	Typ lekkie lub średni co 1,2÷1,8m h=B(0,6÷1,3)	W rozstawie 1,0÷1,5 m	10 cm w stropie i ociosach
	Zła 25≤RQD≥50	Tarczowa	Typ średni zamk. co 1,0÷1,2m h=B(1,0÷1,6)	W rozstawie 1,0÷1,5 m	10÷15 cm w stropie i ociosach z kotwiami
		Konwencjonalna	Typ średni lub ciężki co 0,6÷1,2m h=B(1,3÷2,0)	W rozstawie 0,6÷1,2 m	15 cm i więcej w stropie i ociosach z kotwiami
	Bardzo zła RQD<25	Tarczowa	Typ średni lub ciężki zamk. co 0,6 h=B(1,6÷2,2)	W rozstawie 0,6÷1,2 m	15 cm i więcej w całym przekroju z łukami ciężkimi
		Konwencjonalna		W rozstawie 0,9 m	15 cm i więcej w całym przekroju z łukami średnimi i ciężkimi
	Bardzo zła (kurzawki lub skały pęczniejące)	Tarczowa		W rozstawie 0,6÷0,9 m	15 cm i więcej w całym przekroju z łukami ciężkimi
		Konwencjonalna		W rozstawie 0,6÷0,9 m	15 cm i więcej w całym przekroju z łukami ciężkimi

Uwagi:

1. w skałach o RQD>75% przy doborze obudowy należy uwzględnić wymiary wyrobiska tunelowego, układ spękań oraz ich kierunek do osi tunelu.

2. B- szerokość wyrobiska, h- zasięg strefy odprężonej wywierającej ciśnienie na obudowę.

2. Według klasyfikacji Q

Klasyfikacja Q pozwala na oszacowanie wartości obciążenia działającego na obudowę tunelu bądź wyrobiska. Obciążenie pionowe proponuje się określać wg zależności:

[kG/cm²] (2.12)

Jeśli wskaźnik stopnia spękań jest mniejszy od trzech, powyższe równanie należy zastąpić następującą zależnością

[kG/cm²] (2.13)

W przypadku wyznaczania obciążenia poziomego, działającego na obudowę z ociosów, również stosowany jest powyższy wzór, jednakże zamiast Q należy przyjmować fikcyjną wartość Q' równą:

• Q'=5Q gdy Q>10,

• Q'=2,5Q gdy Q=0,10÷10,

• Q'=Q gdy Q<0,10.

Maksymalną długość odsłoniętego stropu bez obudowy określa zależność:

[m] (2.14)

W przypadku zastosowania obudowy kotwiowej, długość kotwi wyznaczana jest według wzoru:

[m] (2.15)

gdzie:

-współczynnik zależny od rodzaju wyrobiska (patrz poniższa tabela),

- szerokość bądź wysokość wyrobiska w zależności od tego czy chodzi o długość kotwi w stropie czy w ociosach.

Tabela 2.19. Wartość współczynnika ESR (wg [9])

Rodzaj budowli podziemnej	ESR
Kopalnie otwarte czasowo, itp.	3,0÷5,0
Szyby o przekroju kołowym	2,50
Szyby o przekroju prostokątnym lub kwadratowym	2,00
Kopalnie otwarte ciągle, tunele hydrotechniczne i rozpoznawcze, wyrobiska udostępniające, budowle o dużym przekroju	1,60
Komory-magazyny, komory stacji uzdatniania wód, małe tunele drogowe i kolejowe, tunele dojściowe	1,30
Elektrownie podziemne, duże tunele drogowe i kolejowe, schrony i skrzyżowania	1,00
Elektrownie jądrowe, stacje kolejowe, pawilony sportowe, użytkowe itp.	0,8

Współczynnik ESR wykorzystywany jest również do określania ekwiwalentnego wymiaru wyrobiska definiowanego jako stosunek największego z trzech wymiarów tj. szerokości, średnicy bądź wysokości wyrobiska do wartości współczynnika ESR tj:

(2.16)

gdzie:

- ekwiwalentny wymiar wyrobiska,

- szerokość, wysokość, średnica wyrobiska

Relację pomiędzy wskaźnikiem Q a ekwiwalentnym wymiarem wyrobiska przedstawia poniższy rysunek, na którym zaznaczonych jest również 38 kategorii obudów proponowanych do zabezpieczenia wyrobiska. W zależności od wartości poszczególnych elementów składowych wskaźnika Q oraz ekwiwalentnego wymiaru wyrobiska dobiera się odpowiednie parametry obudowy. Przykładowe rodzaje zabezpieczenia wyrobiska, dla wybranych kategorii obudowy (1-9 i 35-38), przedstawia tabela 2.20.

Rys. 2.5. Kategorie obudów wyznaczone na podstawie wskaźnika Q i ekwiwalentnego wymiaru wyrobiska (wg [21])

Tabela 2.20 Dobór obudowy na podstawie wskaźnika Q oraz parametrów określających ten wskaźnik

Kategoria obudowy	Q	RQD/Jn	Jr/Jn	[m]	p [kg/cm^2]	[m]	Rodzaj obudowy
1	1000-400				<0,01	20-40	MK (nsp)
2	1000-400				<0,01	30-60	MK (nsp)
3	1000-400				<0,01	46-80	MK (nsp)
4	1000-400				<0,01	65-100	MK (nsp)
5	400-100				0,05	12-30	MK (nsp)
6	400-100				0,05	19-45	MK (nsp)
7	400-100				0,05	30-65	MK (nsp)
8	400-100				0,05	48-88	MK (nsp)
9	100-40	≥20			0,25	8,5-19	MK (nsp)
				<20							K (nsp) 2,5-3m
							≤0,25				K (sp) 1m + T (rz) 5cm
............	............	............			............	............	............
35	0,1-0,01			≥15	6	6,2-28	K (sp) 1m + T (rz) 30-100cm
								≥15			BS (z) 60-200cm + K (sp) 1m
								<15			K (sp) 1m + T (rz) 20-75cm
								<15			BS (z) 40-150cm + K (sp) 1m
		36	0,01-0,001						12	1,0-2,0	T (rz) 10-20cm
											T (rz) 10-20cm + K(sp)0,5-1m
		37	0,01-0,001						12	1,0-6,5	T (rz) 20-60cm
											T (rz) 20-60cm + K(sp)0,5-1m
		38	0,01-0,001					≥10	12	4,0-20	BS (z) 100-300cm
								≥10			BS (z) 100-300cm + K (sp) 1m
								<10			T (rz) 70-200cm
								<10			T (rz) 70-200cm

Uwagi:

MK - miejscowe kotwienie; K - regularne kotwienie (rozstaw kotwi); nsp - nie sprężone; sp - sprężone (ekspansywne); T - torkret (grubość warstwy); rz - rozstaw zbrojenia; BS - beton na stropie (grubość warstwy); z - zbrojony siatką stalową

3. Według klasyfikacji RMR

Wartość wskaźnika RMR pozwala określić czas stateczności odsłoniętego stropu, parametry typowych obudów wyrobiska podziemnego, oraz doboru odpowiednich klas TBM (ang. Tunnel Boring Machine).

Tabela 2.21 Okres stateczności niezabudowanego stropu dla poszczególnych klas górotworu (wg [9])

Klasa RMR	I	II	III	IV	V
Okres stateczności Odległość od przodka	20 lat (15m)	12 miesięcy (10m)	1 tydzień (5m)	10 godzin (2,5m)	30 minut (1,0m)

Tabela 2.22 Dobór obudowy tunelu (wg [12])

Klasa RMR	Sposób drążenia	Obudowa wstępna
				Kotwie, długość dla tunelu o średnicy 10m	Beton natryskowy	Łuki
I	Pełnym przekrojem, postęp 3m	Obudowa zbędna, lokalnie kotwie
II	Pełnym przekrojem, postęp 1,0÷1,5m	Lokalnie kotwienie stropu dł. 2÷3 m, rozstaw 2÷2,5 m, ewentualnie siatka	5 cm w stropie jako warstwa uszczelniająca	Nie stosuje się
III	Kalota, sztrosa, postęp 1,5÷3,0m	Kotwienie symetryczne dł. 3÷4 m, rozstaw 1,5÷2 m, siatka w stropie	5÷10 cm w stropie, 3 cm w ociosach	Nie stosuje się
IV	Kalota, sztrosa, postęp 1,0÷1,5m	Kotwienie symetryczne dł. 4÷5 m, rozstaw 1,5÷2m, siatka	10÷15 cm w stropie, 10 cm w ociosach bezpośrednio za postępem przodka	Lekkie, lokalnie w rozstawie 1,5m
V	Przekrój cześciowy, postęp 0,5÷1,0m	Kotwienie symetryczne dł. 5÷6 m, rozstaw 1,5÷2 m, siatka, kotwienie spągu	15÷20 cm w stropie, 15 cm w ociosach 5 cm w przodku narzut bezpośrednio po odstrzale	Ciężkie co 0,75m opinka z blachy, spąg zamknięty

Dodatkowo na podstawie wartości wskaźnika RMR można określić obciążenie przypadające na obudowę wyrobiska tunelowego.

(2.17)

gdzie:

P - obciążenie na obudowę [kN/m²]

B - szerokość wyrobiska tunelowego [m]

γ - ciężar objętościowy skały [kg/m³]

Minimalna wartość wskaźnika RMR dla którego obudowa wykonywanego wyrobiska podziemnego nie jest konieczna jest uzależniona wyłącznie od ekwiwalentnego wymiaru wyrobiska i opisuje ją następujące równanie.

(2.18)

W przypadku gdy wartość wskaźnika RMR dla masywu skalnego jest większa od wartości określonej powyższym równaniem wówczas wyrobisko uznaje się za stateczne (samonośne). Zastosowanie obudowy dla takich przypadków związane jest wyłącznie z zabezpieczeniem przed lokalnymi obwałami.

Rys. 2.5. Diagram przedstawiający zależność pomiędzy wskaźnikiem RMR a klasami TBM

Przykład oceny masywu skalnego

W celu zaprezentowania metodologii stosowania wskaźników geomechanicznych przedstawiony został poniżej przykład oceny masywu skalnego. Górotwór, którego parametry zestawione zostały w poniższej tabeli, sklasyfikowany zostały przy użyciu czterech przedstawionych w niniejszym punkcie klasyfikacji geomechanicznych. Na podstawie uzyskanych wartości wskaźników określone zostały parametry sprężyste i wytrzymałościowe oraz przedstawiony został dobór obudowy dla wyrobiska podziemnego.

Tabela 2.23 Przykładowe parametry górotworu

σci [MPa]	RQD	Rozstaw spękań	Stan spękań	Woda Jw		Jn	Jr	Ja	SRF	struktura	Kierunek
52	37	0,13	Szorstkie <1mm twarde	Wilgotno	1,0	3,0	1,5	0,75	1,0	blokowa	Bardzo korzystny

Wartości poszczególnych wskaźników dla analizowanego masywu oraz odpowiadające im klasy górotworu przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela 2.24 Wartości wskaźników geomechanicznych

RQD	RMR	Q	GSI
37			62-68
„zły”	Klasa III „Średni”	Klasa 6 „Dobry”

Na podstawie wskaźników można określić parametry mechaniczne dla zastępczego ośrodka ciągłego (tabela 2.25), oraz parametry obudowy wyrobiska (tabela 2.26).

Tabela 2.25 Parametry mechaniczne ośrodka ekwiwalentnego wg poszczególnych klasyfikacji

Parametr mechaniczny	Klasyfikacja
		RMR=58		GSI=65	Q=24,67
Moduł Younga [GPa]	16		17,1	34,8
Spójnośc [kPa]
Kąt tarcia wewnętrznego [º]
	0,2231	0,04979	0,2865
s	0,009404	0,000912	0,02047
a			0,5
	Nienaruszony	Naruszony

Tabela 2.26 Parametry obudowy wyrobiska podziemnego określone na podstawie wskaźników geomechanicznych

Klasyfikacja

klasa górotworu, kategoria obudowy

Parametry obudowy

RQD

Zła 25≤RQD≥50

Metoda drążenia, Sposób drążenia

Łuki metalowe

Kotwie

Torkret

Tarczowa

Typ średni zamk. co 1,0÷1,2m h=B(1,0÷1,6)

W rozstawie 1,0÷1,5 m

10÷15 cm w stropie i ociosach z kotwiami

Konwencjonalna

Typ średni lub ciężki co 0,6÷1,2m h=B(1,3÷2,0)

W rozstawie 0,6÷1,2 m

15 cm i więcej w stropie i ociosach z kotwiami

RMR

III

Kalota, sztrosa, postęp 1,5÷3,0m

Nie stosuje się

Kotwie 3÷4m, rozstaw 1,5÷2m, siatka w stropie

5÷10 cm w stropie, 3 cm w ociosach

Q

14

Q

RQD/Jn

Jr/Jn

[m]

p [kg/cm^2]

[m]

Rodzaj obudowy

40-10

≥10

≥15

0,5

9-23

K (sp) 1,5-2m

<10

≥15

K (sp) 1,5-2m + T (rz)5-10cm

<15

K (nsp) 1,5-2m

Uwagi:

MK - miejscowe kotwienie; K - regularne kotwienie (rozstaw kotwi); nsp - nie sprężone; sp - sprężone (ekspansywne); T - torkret (grubość warstwy); rz - rozstaw zbrojenia;

W przedstawionym przykładzie występuje znaczna rozbieżność w ocenie górotworu przez poszczególne klasyfikacje tj. od „złego” w przypadku klasyfikacji RQD do „dobrego” dla klasyfikacji Q. Różnice wynikają z odmiennej metodologii określania wartości wskaźnika geomechanicznego dla każdej z klasyfikacji. Analizowany górotwór charakteryzuje się małymi rozmiarami bloków, przez co wartość wskaźnika RQD jest niska, przy jednoczesnym dobrym stanie powierzchni spękań i dobrych warunkach hydrologicznych. Klasyfikacje RMR i Q określają górotwór jako „średni” i „dobry” jednakże należy zwrócić uwagę na wartość liczbową wskaźnika RMR=58pkt która jest bliska wartości rozgraniczającej górotworu jako „średni” i „dobry”. Przedstawiony przykład potwierdza że klasyfikacja RQD nie powinna być samodzielnie stosowana do oceny jakościowej górotworu. Jednocześnie wskaźnik RQD jest podstawowym parametrem określającym geometrię spękań (bloków) dla RMR i Q. W ostatecznej ocenie jakościowej górotworu należy uwzględnić wyniki klasyfikacji Q i RMR oceniając go jako „dobry”.

Wartość liczbowa wskaźnika RMR górotworu nie odbiega znacząco od zakresu wartości wskaźnika GSI, przez co wartość modułu Younga ekwiwalentnego ośrodka ciągłego wyznaczona przez obie klasyfikacje nie różni się znacząco. Niestety moduł sprężystości podłużnej oceniany z wykorzystaniem wskaźnika Q jest dwukrotnie wyższy. Wynika to z nieprecyzyjności empirycznych zależności (tabela 2.15) określających parametry mechaniczne zastępczego ośrodka ciągłego które, tak jak korelacje pomiędzy wskaźnikami RMR i Q, powinny być ustalane dla każdego górotworu indywidualnie.

5

0

20

40

60

80

100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

σ_c/σ_ci

RMR, GSI

w/g GSI

w/g RMR , masyw nienaruszony - urabianie przy użyciu maszyn

w/g RMR , masyw naruszony - urabianie przy użyciu ładunków wybuchowych

a)

b)

0

20

40

60

80

100

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

RMR, GSI

---