Klasyfikacja Geomechaniczna Bud Podziemne D Łydżba


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:

0x01 graphic
(2.1)

0x01 graphic

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.:

0x01 graphic
(2.2)

gdzie: 0x01 graphic
-liczba spękań przypadających na 1m3 i wyznaczana jako suma liczby spękań na metr dla każdej z istniejących rodzin spękań. Jeśli 0x01 graphic
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

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.:

0x01 graphic

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 0x01 graphic
, 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 0x01 graphic
(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

  1. 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

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic

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.

  1. Według klasyfikacji Q

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

0x01 graphic
[kG/cm2] (2.12)

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

0x01 graphic
[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:

Maksymalną długość odsłoniętego stropu bez obudowy określa zależność:

0x01 graphic
[m] (2.14)

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

0x01 graphic
[m] (2.15)

gdzie:

0x01 graphic
-współczynnik zależny od rodzaju wyrobiska (patrz poniższa tabela),

0x01 graphic
- 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:

0x01 graphic
(2.16)

gdzie:

0x01 graphic
- ekwiwalentny wymiar wyrobiska,

0x01 graphic
- 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.

0x01 graphic

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

0x01 graphic

[m]

p

[kg/cm2]

0x01 graphic

[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

  1. 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.

0x01 graphic
(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.

0x01 graphic
(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.

0x01 graphic

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

1

0

20

40

60

80

100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

σcci

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

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Klasyfikacja Gemechaniczna - Bud. Podziemne by D. Łydżba, Klasyfikacja Geomechaniczna - Bud. Podziem
Prob proj wymiarowania gł bud podziemnych
Cwiczenia 2, klasyfikacja RMR, Geomechaniczna klasyfikacja właściwości górotworu RMR (Bieniawski 198
formy występowania i klasyfikacja wód podziemnych 6QVD2YUJ32TFV2KHLZUAWXQ2M3IMBTL3B2O3K2Y
KARTY TEMATYCZNE moosty i bud, BUDOWNICTWO, MOSTY I BUDOWLE PODZIEMNE
Gorotwor, Technik górnictwa podziemnego, geomechanika
geomech, Technik górnictwa podziemnego, geomechanika
Grunty budowlane, Technik górnictwa podziemnego, geomechanika
Obliczenie grubo ci obudowy szybowej kmiecik, Technik górnictwa podziemnego, geomechanika
klasyfikatory podzial, Technik górnictwa podziemnego, przeróbka
ŁYDŻBA PODZIEMNE 2
Formalno prawne aspekty dzialalnoości geologiczno górniczej klasyfikacja zasobów
Ruchy wody morskiej i wody podziemne
Dz bud 4

więcej podobnych podstron