Seria II Studenci IVgo roku BUDOWNICTWO Akademia Grniczo
Seria II: Studenci IV-go roku BUDOWNICTWO Akademia Górniczo - Hutnicza Kraków 18. X. 2010 Klasyfikacje inżynierskie masywu skalnego w tunelowaniu Prof. Zdzisław Bieniawski Design Enterprises, USA 1
Wprowadzenie Dane geotechniczne niezbędne do projektowania Podsumowanie najważniejszych klasyfikacji masywu skalnego Terzaghi, RQD, RMR and Q Mniej polecane: GSI ‘Dziesięć Przykazań’ dla używania RMR i Q Nowa Austriacka Metoda budowania Tuneli Oszacowanie własności masywów skalnych 2
Cele Klasyfikacji Inżynierskich Określenie jakości masywu na podstawie mierzonych danych geotechnicznych; Szacowanie własności masywów skalnych; Szacowanie czasu samostateczności; Dobór obudowy i wzmocnienia; Podanie wspólnej bazy dla komunikacji. 3
Badania geotechniczne jako część Metodologii Projektowania 4
5
6
7
“Dziesięć Przykazań” dla używania Klasyfikacji RMR and Q Ref. Barton, N. and Bieniawski, Z. T. “RMR and Q – Setting Records Straight”, Tunnels & Tunnelling Int. , February 2008, pp. 26 -29. I. Zawsze sprawdź czy dane geotechniczne zostały zmierzone a nie tylko oceniane. II. Używaj ustalonych procedur klasifikacji RMR i Q, podziel masyw skalny na rejony geologiczne, podaj wartość oceny jakości górotworu zarówno jako wynik średni oraz jej rozpiętość. III. Używaj obu systemów klasyfikacji i porównaj otrzymane korelacje pomiędzy RMR i Q z tymi opublikowanymi przez Bieniawskiego i Bartona. IV. Oszacuj empirycznie moduł odkształcenia i wytrzymałość masywu skalnego dla celów modelowania. V. Oszacuj empirycznie czas samostateczności wyrobiska bez obudowy i wybierz możliwą obudowę tymczasową. 8
“Dziesięć Przykazań” dla używania Klasyfikacji RMR and Q VI. Przeprowadź modelowanie numeryczne, aby sprawdzić czy dostępne dane wejściowe są wystarczające. VII. Jeśli dane nie są wystarczające, zażądaj wykonania dalszych badań geotechnicznych umożliwiających zaprojektowanie bezpiecznej i ekonomicznej konstrukcji. VIII. Rozważ metody konstrukcyjne i w wypadku używania tarcz TBM, zasugeruj typ maszyny oraz oceń oczekiwany postęp używając wskaźniki QTBM i Rock Mass Excavability RME. IX. Upewnij się, że wszystkie dane opisujące własności górotworu zostały ujęte w raporcie geotechnicznym, jasno opisano w nim wykorzystane procedury oraz założenia przyjęte do analizy wyników. X. Wykonaj klasyfikacje RMR i Q w czasie realizacji projektu i porówaj oczekiwane i spotkane warunki jakości masywu skalnego. 9
Nowa Austriacka Metoda Tunelowa ”NATM” RMR >100 10 0. 1 NATM (2004 ÖNORM B 2203) Q 80 – 100 Class I (80 -100) A 1 Strong/stable 60 – 80 Good II (65 -80) A 2 Loosening/Block failure 10 – 50 – 60 Fair IIIa (58 -65) B 1 Friable/Low stress failure 4– 40 – 50 IIIb 20 – 40 Poor IV 10 – 20 Va (45 -58) (29 -45) (20 -29) B 2 B 3 C 1 Deep stress failure Rock pressure Shear failure 0 – 10 Vb “over V” (5 -20) C 2 Ravelling, flowing L 1 Soil, high cohesion L 2 Soil, slight cohesion 1– 4 0. 1 – 1 0. 01 – < 0. 01 New ref: Austrian Society for Geomechanics, 2008 Draft 10
Badania geotechniczne jako część Metodologii Projektowania 11
Palmström and Singh, 2001 12
Rock Mass deformation Modulus (GPa) Galera 2008: EMASS= Eintacte[(RMR - 100)/36] 13
14
Kalamaras, 1995 15
Rock Mass Strength (MPa) s. MASS = sc (intact) e[(RMR - 100)/24] Kalamaras [1995] Galera 2008: EMASS= E intacte[(RMR - 100)/36] dlatego: EM Ei s. M sc 2/3 16
Rock support chart for RMR and Q ratings (Barton & Bieniawski, 2008) 17
18
Praktyczne zastosowania Klasyfikacji w górnictwie RMR (Bieniawski, 1974) M-RMR (Laubscher and Taylor, 1976) MBR (Cummings and Kendorski, 1982) Coal Mining RMR (Unal, 1986) Design of Mine Pillars (Mark, 1994) IRMR (Jakubec and Esterhizen, 2007) [caving operations in Chile and Australia] 19
The overall structure of the MBR (Mining Basic RMR) system after Kendorski et al: “A rock mass classification for caving mine design”, RETC, 1983, p. 193 20
Conclusions Place rock mass classifications within the overall engineering design methodology and process; Observe the Ten Commandments for use of rock mass classifications; For best engineering practice, exchange experience between tunnelling and mining projects. 21
References Alber, M (1996) Classifying TBM contracts. Tunnels & Tunneling Int. , December, p. 41. Aksoy, C O (2008) Review of Rock Mass Rating classification. Journal of Mining Science, v. 44, no. 1, p. 51. Barton, N and Bieniawski, Z T (2008) RMR and Q – Setting records straight. Tunnels & Tunnelling Int. , February, p 26. Bieniawski, Z T (1997) Quo Vasis Rock Mass Classifications. Felsbau, v. 15, no. 3, June, p. 177. Bieniawski, Z T (1992) Design Methodology in Rock Engineering: Theory, Education and practice. A A Balkema Publishers, Rotterdam, 198 p. Jakubec, J and Esterhuizen, G S (2007) Use of mining rock mass rating classification. NIOSH Info. Cir. IC 9498, ed C Mark, p. 73. Kalamaras, G and Bieniawski, Z T (1995) A rock mass strength concept incorporating the effect of time. Proc ISRM Congress, Tokyo, Balkema, p. 295. Palmström, A (2009) Combining the RMR, Q and RMi classification systems. TUST, in press (on line), doi: 10. 1016. Palmström, A and Singh, R (2001) The deformation modulus of rock masses – comparisons between in situ tests and indirect estimates. TUST, v. 16, p. 115. Ramamurthy, T (2004) A geo-engineering classification for rocks and rock masses. Int. J. Rock Mech. , v. 41, p. 89. Ramamurthy, T (2007)) A realistic approach to stand-up time. Proc. 11 th ISRM Congress, Lisbon, p. 757. Russo, G and Grasso, P (2007) On the classification of the rock mass excavation behaviour in tunneling. Proc. 11 th ISRM Congress, Lisbon, p. 979.
- Slides: 22