Рейтинг горной массы - Rock mass rating

В рейтинг горной массы (RMR) это геомеханический система классификации для горные породы, разработанный З. Т. Бенявским в период с 1972 по 1973 год.[1] С тех пор он претерпел несколько модификаций, из которых RMR89[1] обычно используется. Недавно RMR14[2] было предложено улучшить характеристики RMR за счет включения нового опыта туннельной практики. Kundu также предложил непрерывные функции и программное обеспечение QuickRMR для RMR89 и RMR14.[3] RMR объединяет наиболее важные геологические параметры влияния и представляет их с одним общим комплексным индексом качества горной массы, который используется для проектирования и строительства выемок в горных породах, таких как туннели, шахты, откосы и фундаменты.

Определение

Следующие шесть параметров используются для классификации горной массы с помощью системы RMR.

  1. Прочность горного материала на одноосное сжатие
  2. Обозначение качества породы (RQD)
  3. Расстояние несплошностей
  4. Состояние разрывов.
  5. Состояние грунтовых вод
  6. Ориентация несплошностей

Каждому из шести параметров присваивается значение, соответствующее характеристикам породы. Эти значения получены в результате полевых исследований и лабораторных испытаний. Сумма шести параметров - это «значение RMR», которое находится в диапазоне от 0 до 100.

Таблица классификации

Ниже представлена ​​классификационная таблица системы RMR.

RMRКачество рок
0 - 20Очень бедный
21 - 40Бедные
41 - 60Справедливый
61 - 80Хороший
81 - 100Отлично

Процедуры

Таблица входных данных для определения параметра RMR прочности неповрежденных горных пород
Таблица входных данных для определения комбинированных параметров RMR RQD и интервала несплошностей

Детали для расчета RMR предоставлены Edumine.[4] и предоставить серию таблиц для определения RMR, в то время как последние диаграммы для той же цели приведены в справочных материалах и для дальнейшего чтения. В частности, приложенные здесь диаграммы для параметров RMR прочности неповрежденной породы и объединенных параметров RQD и расстояния между несплошностями (представленных количеством несплошностей на метр) показывают преимущество использования диаграмм для большей точности, чем использование таблиц. которые показывают средние оценки для диапазонов каждого параметра RMR. Общая оценка каждого параметра затрудняет точное определение RMR менее опытным персоналом. Существуют также субъективные параметры, такие как шероховатость и погодные условия, которые могут затруднить присвоение рейтинга. Kundu et al. предложили непрерывные функции для каждого параметра RMR89 и RMR14, включая шероховатость и погодные условия.[3] Они также разработали программное обеспечение QuickRMR, основанное на непрерывных функциях, для расчета RMR с количественными входными данными.

Пользовательский интерфейс QuickRMR-89

Приложения

Оценка горной массы RMR нашла широкое применение в различных типах инженерное дело такие проекты, как туннели, откосы, фундаменты и шахты. Он также может быть адаптирован для экспертных систем, основанных на знаниях. Инженеры неофициально классифицируют структуру горных пород на две общие классификации: непрерывная однородная изотропная линейная упругая (что больше всего инженеры-геотехники хотел бы увидеть) и прерывистый неоднородный анизотропный неупругий (что на самом деле представляет собой большинство естественных горных пород). Система оценки горных пород обеспечивает метод включения некоторых сложных механизмов реальных горных пород в инженерное проектирование.

Более того, система была первой, которая позволяла оценивать свойства горного массива, такие как модуль упругости. деформация, в дополнение к инструкциям по поддержке туннелей и времени выдержки подземных земляных работ.[5]

Недавно, после более чем 40 лет использования, новое внимание было уделено системе RMR из-за ее приложений для оценки возможности выемки горного массива (RME) и, особенно, ее прямой корреляции с удельной энергией выемки (SEE) для используемых TBM. эффективно обнаруживать изменения в условиях проходки туннелей в режиме реального времени, таким образом, служа предупреждением о неблагоприятных условиях в процессе строительства.[6]

Оценка горной массы представляет некоторые трудности при применении к откосам горных пород, поскольку параметр, учитывающий влияние ориентации неоднородностей, подробно вводится для оснований плотин и туннелей, но не для откосов.[7]. Чтобы решить эту проблему, Романа[8] определенный Расчетная масса откоса Схема, основанная на исходных параметрах Бенявского, но включающая строгое определение параметров с учетом эффекта ориентации разрывов.

Конкретные выходные диаграммы для проектирования туннелей

Для удобства проектирования туннелей включены три диаграммы, которые обычно используются для оценки этих основных свойств горной массы: Время вставать, Модуль деформируемости горной массы Em и Прочность горной массы.

График выходных данных для определения времени простоя для туннелей как функции RMR
График выходных данных для определения модуля деформируемости горного массива Em как функции RMR
Таблица выходных данных для определения прочности горного массива как функции RMR

На втором графике показано улучшенное соотношение для диапазона RMR больше 56. Это отражает идею о том, что при высоком RMR в деформациях будет преобладать неповрежденный модуль, тогда как при более низком RMR выветривание и заполнение швов будут в значительной степени контролировать деформацию. Этот подход имеет то преимущество, что значения модуля НЕ завышаются в более высоком диапазоне, а также не занижаются или не завышаются в более низком диапазоне. Это более реалистично, чем полагаться на одно сигмоидальное уравнение.

Был предложен ряд сигмоидальных уравнений, которые дают модуль упругости горной массы как функцию от неповрежденного модуля и рейтинга горной массы. Эти уравнения могут дать хорошую оценку модуля при правильных исходных данных, однако трудно получить надежные значения прочности или модуля неповрежденной упругости в результате лабораторных испытаний образцов из сильно нарушенных горных массивов. Из-за этого ограничения на практике обычно делается то, что значения модуля неповрежденной упругости основываются на результатах испытаний, проведенных на хороших образцах неповрежденной породы из мест с подходящей породой, используя либо лабораторные измерения неповрежденного модуля упругости, либо предполагаемое соотношение между неповрежденной прочностью и модуль упругости для конкретного типа породы. Это игнорирует возможность того, что материал в зонах с плохими породами часто будет сильно выветриваться, и игнорирует возможность того, что даже без выветривания зона плохих пород может представлять породу, которая просто имеет более низкую неповрежденную прочность, и поэтому она стала нарушенной. в то время как зоны более сильного камня в том же проекте нет.

Руководства по опорам туннеля, основанные на RMR, были первоначально представлены в виде таблицы с рекомендациями по опорам для пролета / диаметра туннеля 10 метров. Ввиду совершенствования технологии анкерных креплений, торкретбетона и стальных ребер проектировщикам туннелей было предоставлено право изменить эти рекомендации для других размеров туннелей, которые хорошо справились со своей задачей. Сегодня, после 40 лет использования, стало очевидно, что для практических проектировщиков туннелей было бы удобно иметь диаграммы для выбора каменной опоры в зависимости от размера туннеля и качества горной массы. Это показано на диаграмме ниже (см. Lawson 2013).

Таблица выходных данных для оценки опоры туннеля в зависимости от пролета туннеля и рейтинга RMR

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Бенявский, З. Т. (1989). Инженерная классификация горных пород: полное руководство для инженеров и геологов в горнодобывающей, гражданской и нефтяной инженерии. Wiley-Interscience. С. 40–47. ISBN  0-471-60172-1.
  2. ^ Селада Б., Тардагуила I, Варона П., Родригес А., Биенявски ZT. Инновационная конструкция туннелей за счет улучшенной системы RMR, основанной на опыте. В: Proceedings of the World Tunnel Congress - Tunnels for a Better Life. том 9. Бразилия: Фос-ду-Игуасу; 15 мая 2014: 1–9.
  3. ^ а б Кунду, Дж., Саркар, К., Сингх, А.К., & Сингх, Т., 2020. Непрерывные функции и компьютерное приложение для оценки горных пород. Int. J. Rock Mech. Мин. Sci. 129.
  4. ^ Edumine
  5. ^ Бенявский, З. Т. (1978). «Определение деформируемости горного массива». Int. J. Rock Mech. Мин. Наук: т. 15, 335–343. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  6. ^ Селада; и другие. (2012). «Удельная энергия выемки грунта при обнаружении условий проходки туннелей перед ТПМ». Туннели и туннелирование: v. Февраль, 65–68. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ Аксой, К. О. (2008). «Обзор рейтинговой классификации горных пород: исторические события, применения и ограничения». Журнал горной науки. 44: 51–63. Дои:10.1007 / s10913-008-0005-2.
  8. ^ Романа М. (1985). Новые рейтинги поправок для применения классификации Бенявского к склонам. Proc. Int. Symp. о роли механики горных пород: 49-53.
  • ASTM (1988). «Стандартное руководство по использованию системы оценки горной массы (RMR) (классификация геомеханики) в инженерной практике». Американское общество испытаний и материалов, Книга стандартов D5878-08, версия 04.09, Филадельфия, Пенсильвания.

дальнейшее чтение

  • Лоусон, А. (2013). «Критическая оценка методов проектирования туннелей на основе RMR». Proc. RETC. Вашингтон, округ Колумбия: Общество горных инженеров. С. 180-198.
  • Пантелидис Л. (2009) "Оценка устойчивости откосов горных пород с помощью систем классификации горных массивов" Междунар. J.Rock Mech. Мин. Науки, 46 (2): 315–325.